第4講-航空攝影

補充知識

航空攝影攝影測量學Photogrammetry一、航空攝影的基本概念二、航空攝影機三、航空攝影及其基本要求四、幾種航攝相機簡介主要內(nèi)容五、色的原理一、航空攝影的基本概念

航空攝影就是以航空飛行器(飛機、汽球、飛艇等)為平臺，用航空攝影機按攝影計劃攝取地面物體影像的過程。二、航空攝影機1、量測用攝影機1109542876113①外殼②鏡筒③物鏡④濾光片⑤暗匣⑥壓片機構(gòu)⑦卷片軸⑧操縱器⑨坐架⑩減震器?吸氣管12341234鏡箱：

由外殼和鏡筒組成，光路部分是由物鏡和濾光片組成的高質(zhì)量的光學系統(tǒng)，濾光片用以減少紅外線對攝影質(zhì)量的影響，物鏡的焦平面有一貼附框，上面有框標記號，稱為框標平面。二、航空攝影機返回目錄攝影時感光材料緊密貼附在承片框上，承片框四邊的中點有一個齒形標記，稱為機械框標；有的航空攝影機在承片框四隅各有一個用光源照明的光學框標。連接框標可構(gòu)成像平面框標直角坐標系。暗箱：容納底片（120~160米）;控制軟片按固定長度輸送;使底片在曝光時刻嚴格展平于焦平面。坐架的功能：與減震器相連，減少飛機震動的影響。它還能使航攝儀相對于飛行方向定向，并使光軸安置于鉛垂的位置。操縱器：可以啟動和終止航攝儀的工作，控制攝影的曝光時間。二、航空攝影機攝影測量中攝影機的作用除了獲取影像外，還起著測量儀器的作用。因此，攝影測量對航攝儀有特殊的要求。（目的：影像要有清晰而精確，具有良好的判讀性和幾何特性）(1)、物鏡的分解力必須很高，像差要校正得好，特別是畸變差，直接影響到成圖精度，應該得到非常嚴格的控制。(2)、物鏡的透光力要強，焦面照度要分布均勻，光學影像反差的能力要大。二、航空攝影機2、對航空攝影機的特殊要求(3)、結(jié)實耐用，要有良好的減震作用，防止影像的模糊。(4)、不允許有像點移位，因此必須有像移補償裝置。并且，航攝儀的快門必須有較寬的曝光時間變更范圍（1/100~1/1000秒）。(5)、壓平系統(tǒng)應使航攝軟片完全吻合于貼附框平面。(6)、內(nèi)方位元素必須精確確定。(7)、像距為定值（主距)。(8)、抗溫差、抗過載。二、航空攝影機像片的內(nèi)方位元素（x0,y0,f0）二、航空攝影機二、航空攝影機3、航攝儀的分類按攝影機主距長度分：短焦距（<150mm）中焦距（150300mm）長焦距（>300mm）～按像場角分：窄角（<50）常角（50<

<75）寬角（75<

<100）特寬角（100<

<120）超寬角（120<）1.RC系列（徠卡）:瑞士威特（wild）廠

RC10：23cmX23cm、四種焦距、自動測光、檢影器

RC20：RC10的基礎上加了FMC（64mm/s) RC30：RC20的基礎上加了ASCOT2.RMK型航攝儀德國奧普托（Opton）廠生產(chǎn)五個不同焦距的物鏡像幅：23cm×23cm，自動測光系統(tǒng)3.MRB型航攝儀:德國蔡司廠

22.6cmx22.6cm、三種焦距、FMC（30mm/s）、自動測光、GPS導航

UCD數(shù)字航攝儀是目前世界上最先進的大幅面、高精度數(shù)字航攝系統(tǒng)之一，具備高分辨率、高幾何精度和成像性能，能夠連續(xù)攝影并高速轉(zhuǎn)移和存儲大量數(shù)字航攝影像。其主要性能參數(shù)如下：●全色波段影像尺寸：11500*7500點●全色波段像素大?。?μm●實際物理幅面：103.5mm*67.5mm●全色波段鏡頭焦距：100mm●快門速度：1/500—1/60●曝光速度（可調(diào)）：一景/0.75秒（最快）●機載設備容量：大于1.5TB（能存儲無壓縮影像2775張）●影像的幾何精度：小于2μm●像移補償（FMC）：TDI控制，最大50個像素UCD數(shù)字航攝儀特點三、航空攝影及其基本要求1、航空攝影

攝區(qū)劃分航線不宜過長地形大致相同三、航空攝影及其基本要求航空攝影三、航空攝影及其基本要求機載數(shù)碼成像系統(tǒng)三、航空攝影及其基本要求三、航空攝影及其基本要求量測相機的特點：1.像距是一個固定的已知值（主距）2.像機的承片框上具有框標標志3.像片的內(nèi)方位元素是已知值4.像機鏡頭的畸變差要小，分辨力要高，透光率要強，應具有良好的光學特性5.鏡箱與暗箱是分開的，一般具有多個暗箱1、航攝傾角

航攝傾角（像片傾角）:

攝影主光軸與鉛垂方向的夾角。

二、航空攝影的基本要求三、航空攝影及其基本要求三、航空攝影及其基本要求二、航空攝影的基本要求按航空攝影傾角分類(1)豎直航空攝影

(2)傾斜航空攝影1.像片上各部分攝影比例尺不一致，越接近地平線，比例尺越小2.地形起伏地區(qū)，面向航攝儀的斜坡變長增長，背向縮短3.由于空中蒙霧度的影響，靠近地平線一邊影像分辨率和清晰度都降低，減少了像片使用面積軍事偵察和空中廣告三、航空攝影及其基本要求二、航空攝影的基本要求豎直航空攝影：（用戶需求）面積航空攝影、條狀地帶航空攝影和獨立地塊航空攝影面積航空攝影：測繪地形圖、大面積資源調(diào)查條狀地帶航空攝影:公路、鐵路、輸電線路定線；江河流域規(guī)劃治理獨立地塊航空攝影：大型工程建設和礦山勘探部門2、攝影比例尺

三、航空攝影及其基本要求攝影比例尺的選擇比例尺類別航攝比例尺成圖比例尺大比例尺1:20001:30001：5001:40001:60001：10001:80001:120001：20001:5000中比例尺1:150001:20000(像幅23*23)1:100001:250001:250001:35000(像幅23×23）1:10000小比例尺1:200001:300001:250001:350001:550001:50000三、航空攝影及其基本要求

相對航高：攝影機相對某一基準面的高度。（通常基準面取測區(qū)地表平均高程平面，有）絕對航高：攝影機相對平均海水面的高度。

3、像片的重疊度

像片的重疊度：當相鄰的兩張像片拍攝景區(qū)有重疊時， 重疊部分占整張像片的比例。

要求航向重疊度旁向重疊度

三、航空攝影及其基本要求像片重疊度三、航空攝影及其基本要求式中l(wèi)像幅邊長b像片基線長度B攝影基線長度三、航空攝影及其基本要求

可得攝影重疊度的參考計算式可見，由于地形起伏的影響，為了達到用戶要求的重疊度px’，平均基準面上的重疊度px必須大于px’，即必須在用戶規(guī)定的重疊度基礎上增加地形起伏引起的重疊度改正數(shù)。4、航線彎曲度

航線彎曲度：航線兩端像片的像主點間的直線距離l與偏離該直線最遠的像主點到直線的距離之比

三、航空攝影及其基本要求5、像片旋轉(zhuǎn)角

像片旋轉(zhuǎn)角：相鄰兩張像片的像主點連線與像幅沿航線方向的兩框標連線間的夾角。三、航空攝影及其基本要求要求：

攝區(qū)邊界的圖廓，航向超出圖廓線不少于一條基線，旁向超出圖廓線不少于整張像片的50％，最少不少于30％6、飛行質(zhì)量----滿幅三、航空攝影及其基本要求三、航空攝影及其基本要求7、曝光時間與曝光時間間隔曝光時間：由于曝光時間內(nèi)航攝儀相對于地面運動，導致影像線性模糊。aaa′δWtSS′A三、航空攝影及其基本要求攝影質(zhì)量檢查項目：1.負片影像是否清晰，框標影像是否齊全、像幅四周指示器件的影像（如水準氣泡）是否清晰可辨。2.因太陽高度角的影響，地物陰影長度是否超過攝影規(guī)范的規(guī)定，地物陰暗和明亮部分的細部能否辨認清楚。3.航攝負片上是否存在云影、劃痕、折傷和乳劑脫落等。4.負片黑度是否符合要求，影像反差和蒙翳不得大于規(guī)范要求。5.航帶的直線性、航帶間的平行性、像片影像的重疊度、航高差和攝影比例尺等都要檢查評定，不得超出規(guī)定指標。航空攝影技術(shù)過程用戶單位航攝單位航攝委托書申請升空權(quán)航空主管部門簽訂技術(shù)合同制定技術(shù)計劃航空攝影與處理檢查驗收送審1234567ADS40推掃式傳感器與RC30框幅式相機的區(qū)別四、幾種航攝相機簡介三個全色線陣CCD，每個為2X12000像素四個多光譜線陣CCD，每個為12000像素像素尺寸為6.5μm視場角64°數(shù)據(jù)率45MB/秒數(shù)據(jù)壓縮率2-20重量70公斤輸入電壓：28V耗電量：820W-920WADS40（Leica/Helava）四、幾種航攝相機簡介ADS圖像-柏林-Alexanderplatz~1:70000日期:1999.4.23飛行高度:9,840英尺3,000米地面采樣距離:GSD25cmADS圖像-柏林-Alexanderplatz~1:35000日期:1999.4.23飛行高度:9,840英尺3,000米地面采樣距離:GSD25cmADS圖像-柏林-Alexanderplatz~1:17500日期:1999.4.23飛行高度:9,840英尺3,000米地面采樣距離:GSD25cmADS圖像-柏林-Alexanderplatz~1:8000日期:1999.4.23飛行高度:9,840英尺3,000米地面采樣距離:GSD25cmADS圖像-柏林-Alexanderplatz~1:4000日期:1999.4.23飛行高度:9,840英尺3,000米地面采樣距離:GSD25cmADS圖像-柏林-Alexanderplatz~1:2000日期:1999.4.23飛行高度:9,840英尺3,000米地面采樣距離:GSD25cmADS圖像-柏林-Alexanderplatz~1:1000日期:1999.4.23飛行高度:9,840英尺3,000米地面采樣距離:GSD25cmADS圖像-柏林-Alexanderplatz~1:500日期:1999.4.23飛行高度:9,840英尺3,000米地面采樣距離:GSD25cmADS40-傳感器系統(tǒng)構(gòu)成OI40操作平臺SH40傳感頭MM40存貯器DO64CU40控制單元IMU 集成在SH40傳感頭GPS 集成在CU40控制單元FCMS 飛行控制管理系統(tǒng)（軟件）POS 位置及高度計算機集成在CU40PAV30 不包括在標準配置中 PAV30SH40探頭特性

3個全色線陣CCD，每個為

2x12000象元,交錯3.25m

4個多光譜線陣CCD，每個12,000象元

象元大小:6.5mx6.5m

視場角(FOV)/寬度角:64°

焦距:62.77mm

立體角:16°,26°,42°SH40探頭鏡頭成像面電子部分視頻攝象機IMU溫度系統(tǒng)前蓋玻璃濾鏡及三色分色器

成像面CCD非對稱放置不對稱的優(yōu)點可選擇不同的立體角14.2°,28.4°,42.6°調(diào)整處理不同單一的數(shù)學公式交錯的全色線陣近紅外RGB后視前視28.4°14.2°聚焦面交錯的線陣CCD交錯的CCD線陣CCD單線陣兩個12KCCD線陣，交錯

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象素一個12KCCD線陣20cmbars50cmbarsSiemensStardiameter8m20cmbars50cmbarsSiemensStardiameter8m校正影像1級高分辨率校正影像1級NoaliasingeffectsAliasingeffects三線陣推掃式掃描組成后視線組成下視線組成前視線后視下視前視四、幾種航攝相機簡介ADS40與RC30影像的概念不同重疊航空像片前視下視后視連續(xù)推掃不連續(xù)視野圖像機載數(shù)字傳感器ADS40航空相機RC30四、幾種航攝相機簡介影像重疊機載數(shù)字傳感器ADS40航空相機RC30所有目標記錄三次對于60%重疊度的飛行只有60%的目標在三張照片上

不是所有目標記錄三次四、幾種航攝相機簡介DMCDigitalMappingCamera(Z/Iimaging)四、幾種航攝相機簡介

DMC是Zeiss和Z/I在2000年共同推出的一款機載面陣CCD數(shù)碼相機。它用多個小面陣CCD相機，通過影像拼接技術(shù)和專用后處理軟件，形成了具有虛擬投影中心的大面陣CCD相機，畫面尺寸和視場基本與目前的膠片攝影機相當，是一種有發(fā)展前景的航空用數(shù)字傳感器。四、幾種航攝相機簡介四、幾種航攝相機簡介四、幾種航攝相機簡介太陽光通過三棱鏡變?yōu)槠呱馊展饧t橙黃綠青藍紫五、色的原理五、色的原理顏色的性質(zhì)所有顏色都是對某段波長有選擇地反射而對其它波長吸收的結(jié)果顏色的性質(zhì)由明度、色調(diào)、飽和度來描述明度（Lightness,強度,Intensity）色調(diào)（Hue）飽和度(Saturation)五、色的原理明度（Lightness,強度,Intensity）是人眼對光源或物體明亮程度的感覺。物體反射率越高，明度就越高。白比灰，黃比紅光源：亮度越大，明度越高黑白圖象：灰度、灰階五、色的原理灰度（明度）、灰階五、色的原理色彩彼此間相互區(qū)分的特性?？梢姽獠ǘ蔚牟煌ㄩL刺激人眼產(chǎn)生了不同色彩（紅—紫）的感覺。從紅到紫是可見光譜上存在的顏色，每種顏色對應一個波長值，是光譜色。有時刺激人眼的光波不是單一波長，而是一些波長的組合，也可構(gòu)成一些顏色，但它們找不到對應的波長值，不叫光譜色。色調(diào)（Hue）五、色的原理彩色純潔的程度，即光譜中波長段是否窄，頻率是否單一的表示。對于光源，發(fā)出的若是單色光就是最飽和的彩色。黑白色只用明度描述，不用色調(diào)、飽和度描述。飽和度(Saturation)五、色的原理三原色與三補色

1、三原色攝影中把紅色光、綠色光、藍色光稱為三原色光，相應的顏色稱為三原色。

紅光

+綠光

+藍光

=白光五、色的原理2、三補色任何兩種色光相加后如能產(chǎn)生白光，這兩種色光就互稱為補色光。

紅光+青光

=白光

綠光+品光

=白光

藍光+黃光

=白光三補色等量相加為黑色。五、色的原理色光的組成原理1、加色法

加色法是指利用色光相加原理，直接用紅、綠、藍三種原色光以不同比例混合來得到所需色光的方法。如：紅+綠

——黃、紅

+藍

——品、

藍

+綠

——青等。如果感光材料能恢復原物各部分的原色比例，便可得到與原物彩色相同的有色影像。五、色的原理2、減色法

從某一混合色光中減去一種或幾種色光而得到另一種色光的方法。

白光

—

藍光

=黃光

白光

—

綠光

=品光

白光

—

紅光

=青光

白光

—紅光

—

綠光

=藍光

白光

—

紅光—

藍光

=綠光原色濾光片：只能透過可見光的1/3，補色濾光片：可透過可見光的2/3。五、色的原理六、中心投影透視變換成圖1中心投影：投射線會聚于一點的投影稱為中心投影。

投影平面投影射線投影點投影中心2平行投影投射線相互平行的投影為平行投影。正攝投影斜投影3雙心投影兩個投影中心和兩個投影平面當作一個整體，對同一個物體進行投影。4透視變換將平面上的點、線作中心投影，在投影平面P上，得到一一對應的點、線，這種經(jīng)中心投影取得的一一投影關(guān)系，成為透視變換。EPNnTTvv(V)(V)CcOoShihiWhohohchcEsJi5透視變換中的重要點、線、面面：地面E、像片面P、主垂面W、真水平面E