數(shù)字攝影測量 課件 05 立體像對；06 立體像對的外方位元素

問題單張像片解析能否得到三維地面點？教學(xué)目的：（1）識別立體像對中基本的點線面。（2）說出視差的概念。（3）復(fù)述立體像對觀察。教學(xué)重點：立體像對中基本的點線面、立體像對觀察教學(xué)難點：立體像對觀察第一節(jié)立體像對第三章立體像對解析第二節(jié)立體觀察與量測一、立體像對二、立體觀察與量測教學(xué)內(nèi)容一、立體像對

（一）定義

由不同攝影站攝取的、具有一定影像重疊的兩張像片稱為立體像對。P1P2（二）基本點、線、面P1P2S1ABS2a1a2攝影基線:S1S2一、立體像對

P1P2S1ABS2a1a2同名光線（相應(yīng)光線）同名像點（相應(yīng)像點）核面:過攝影基線的平面攝影基線:S1S2（二）基本點、線、面一、立體像對

P2a1S1a2ABS2n2n1垂核面:過像底點的核面P1同名光線（相應(yīng)光線）同名像點（相應(yīng)像點）核面:過攝影基線的平面攝影基線:S1S2（二）基本點、線、面一、立體像對

P1P2a1S1a2ABS2o1o2同名光線（相應(yīng)光線）同名像點（相應(yīng)像點）核面:過攝影基線的平面垂核面:過像底點的核面主核面:左主核面、右主核面n2n1（二）基本點、線、面一、立體像對

攝影基線:S1S2P1P2a1S1a2ABS2o2核點o1:

J1、J2J2J1n2n1P1（二）基本點、線、面一、立體像對

同名光線（相應(yīng)光線）同名像點（相應(yīng)像點）核面:過攝影基線的平面垂核面:過像底點的核面主核面:左主核面、右主核面攝影基線:S1S2P2a1S1a2ABS2o2o1J2J1核線:核面與像平面的交線垂核線、主核線核線垂核線主核線n2n1（二）基本點、線、面一、立體像對

P1同名光線（相應(yīng)光線）同名像點（相應(yīng)像點）核面:過攝影基線的平面垂核面:過像底點的核面主核面:左主核面、右主核面攝影基線:S1S2核點:

J1、J2P1P2a1S1a2ABS2o2o1J2J1n2n1一、立體像對

（三）標準式立體像對P1P2S1ABS2a1a2

攝影基線處于水平狀態(tài)的立體像對。一、立體像對

P1P2S1ABS2a1a2

兩個像空間坐標系和基線坐標系各軸均與攝影測量坐標系相應(yīng)軸平行的立體像對為標準式立體像對。一、立體像對

（三）標準式立體像對為什么由立體像對能得到地面三維模型？怎么想到由立體像對構(gòu)建地面三維模型？二、立體觀察與量測（一）單眼觀察

單眼觀察只能感覺到物體的存在和判斷其方向，但不能分辨物體的遠近。（二）雙眼觀察雙眼觀察：用一對眼睛同時觀察景物。

立體視覺：在雙眼觀察下能感覺出景物有遠近凸凹的視覺。

用雙眼觀察物體時，就能分辨出物體的遠近，這是為什么？?二、立體觀察與量測

若規(guī)定弧長在網(wǎng)膜窩中心的左邊為正，右邊為負。遠近

由于兩點在眼中構(gòu)像存在著生理視差η，此種由視差角不同而引起的生理視差，通過人的大腦就能作出物體遠近的判斷。

視差角：在視平面上相應(yīng)兩視線的交角。（三）像對立體觀察

自然界中，當(dāng)用兩眼同時觀察空間遠近不同的A與B兩個物點時，如圖，由于遠近不同而形成的交會角的差異，便在人的兩眼中產(chǎn)生了生理視差，得到一個立體視覺，能分辨出物體遠近。左眼右眼1.人造立體視覺的產(chǎn)生二、立體觀察與量測

利用立體像對觀察得到地面景物立體影像的感覺稱為人造立體視覺。左眼右眼

按照立體視覺原理，我們只要在一基線的兩端用攝影機獲取同一地物的一個像對，觀察中就能重現(xiàn)物體的空間景觀，測繪物體的三維坐標。這是攝影測量進行三維坐標測量的理論基礎(chǔ)。（三）像對立體觀察1.人造立體視覺的產(chǎn)生二、立體觀察與量測左眼右眼2.像對立體觀察的條件（1）要有立體像對；

（2）兩眼必須分別各看一張像片，即必須實現(xiàn)分像；

（3）像片所安置的位置，必須使相應(yīng)視線成對相交。（三）像對立體觀察二、立體觀察與量測3.條件像對立體觀察的工具P1P2b袖珍立體鏡（三）像對立體觀察二、立體觀察與量測P1P2b橋式反光立體鏡3.條件像對立體觀察的工具（三）像對立體觀察二、立體觀察與量測

偏振光互補色閃閉式3.條件像對立體觀察的工具（三）像對立體觀察二、立體觀察與量測

4.像對立體觀察的效果

把左方攝影站攝得的像片放在左方，用左眼觀察；右攝影站攝得的像片放在右方，用右眼觀察，就得到一個與實物相似的立體效果，稱為正立體。正立體（三）像對立體觀察二、立體觀察與量測

把左方攝影站攝得的像片放在右方，用右眼觀察；右攝影站攝得的像片放在左方，用左眼觀察。這種立體效應(yīng)稱為反立體。反立體4.像對立體觀察的效果（三）像對立體觀察二、立體觀察與量測

在組成正立體效應(yīng)后，將左右像片各旋轉(zhuǎn)180°，同樣可得到一個反立體效應(yīng)。反立體4.像對立體觀察的效果（三）像對立體觀察二、立體觀察與量測

將正立體情況下的兩張像片，在各自的平面內(nèi)按同一方向旋轉(zhuǎn)90°，使像片上縱橫坐標互換了方向。像片上原來的縱坐標y軸轉(zhuǎn)到與基線平行，此時生理視差變?yōu)橄衿膟方向的視差，因而失去了立體感覺成為一個平面圖像。這種立體視覺，稱為零立體效應(yīng)。零立體4.像對立體觀察的效果（三）像對立體觀察二、立體觀察與量測（四）像對的立體量測

像對的立體量測的是像點在像平面坐標系中的坐標。早期量測像點坐標有專門儀器叫做立體坐標量測儀。量測的成果是左右像點各自的坐標值。二、立體觀察與量測Steko1818立體坐標量測儀PSK-2精密立體坐標量測儀Stecometer自動記錄立體坐標量測儀APS-P立體坐標量測儀（上下視差）

視差：相應(yīng)像點的坐標之差。（左右視差）

任意兩地面點的左右視差之差稱為左右視差較，用△p表示?！鱬=p1-p2，反映地面兩點的高差。（四）像對的立體量測二、立體觀察與量測作業(yè)1.像對立體觀察應(yīng)該滿足哪些條件？復(fù)習(xí)1.結(jié)合下面圖片說出立體像對基本點線面。P1P2a1S1a2ABS2o2o1J2J1核線垂核線主核線n2n1同名像點、核點攝影基線同名光線核線垂核線主核線兩點：五線：三面：核面、垂核面、主核面2.說出像對立體觀察的條件。（1）要有立體像對；（2）兩眼必須分別各看一張像片，即必須實現(xiàn)分像；（3）像片所安置的位置，必須使相應(yīng)視線成對相交。復(fù)習(xí)第三節(jié)立體像對的外方位元素第三章立體像對解析第五節(jié)立體像對的相對定向第四節(jié)立體像對的前方交會第六節(jié)立體像對的絕對定向教學(xué)目的：

（1）說出立體像對的相對定向元素。（2）說出立體像對的絕對定向元素。（3）描述立體像對的前方交會。（4）闡述立體像對的相對定向。（5）闡述立體像對的絕對定向。教學(xué)重點：立體像對的相對定向、絕對定向教學(xué)難點：立體像對的相對定向、絕對定向一、立體像對的外方位元素二、立體像對的相對定向三、立體像對的絕對定向四、立體像對的前方交會

教學(xué)內(nèi)容一、立體像對的外方位元素左片：XS1，YS1，ZS1，

1，

1，

1；右片：XS2，YS2，ZS2，

2，

2，

2；像片的外方位元素：P1P2左片：XS1，YS1，ZS1，

1，

1，

1；右片：XS2，YS2，ZS2，

2，

2，

2；像片的外方位元素：一、立體像對的外方位元素相對關(guān)系：二、立體像對的相對定向元素左片：XS1，YS1，ZS1，

1，

1，

1；右片：XS2，YS2，ZS2，

2，

2，

2；像片的外方位元素：二、立體像對的相對定向元素二、立體像對的相對定向元素二、立體像對的相對定向元素二、立體像對的相對定向元素（一）連續(xù)像對相對定向元素二、立體像對的相對定向元素（一）連續(xù)像對相對定向元素二、立體像對的相對定向元素（一）連續(xù)像對相對定向元素二、立體像對的相對定向元素（一）連續(xù)像對相對定向元素二、立體像對的相對定向元素（一）連續(xù)像對相對定向元素二、立體像對的相對定向元素（一）連續(xù)像對相對定向元素二、立體像對的相對定向元素連續(xù)像對的模式（二）單獨像對相對定向元素二、立體像對的相對定向元素（二）單獨像對相對定向元素二、立體像對的相對定向元素（二）單獨像對相對定向元素二、立體像對的相對定向元素（二）單獨像對相對定向元素二、立體像對的相對定向元素（二）單獨像對相對定向元素二、立體像對的相對定向元素（二）單獨像對相對定向元素二、立體像對的相對定向元素（二）單獨像對相對定向元素二、立體像對的相對定向元素

恢復(fù)立體像對中兩張像片（或光束）間的相對方位的過程，叫做立體像對的相對定向。求解立體像對的相對定向元素。三、立體像對的相對定向P1S1Aa1

求解單張像片的外方位元素時，應(yīng)用了一個非常重要的條件方程式，是什么方程式？回顧：

共線條件方程式P1P2S1ABS2a1a2

相應(yīng)光線和攝影基線共處于一個核面內(nèi)，這也是恢復(fù)立體像對的相對方位的幾何條件，稱為共面條件。共面條件的解析表達，叫共面條件方程。（一）共面條件方程三、立體像對的相對定向共面S1S2a1a2a

2

為六面體的體積（一）共面條件方程三、立體像對的相對定向（一）共面條件方程三、立體像對的相對定向（二）連續(xù)像對相對定向

首先將共面方程式線性化，然后按照最小二乘法平差的原理解算出相對定向元素的最小二乘解。三、立體像對的相對定向（三）連續(xù)像對相對定向元素的計算過程1.獲取已知數(shù)據(jù)x0,y0,f

；

2.確定相對定向元素的初值T=

=

=

=

=0；

3.由相對定向元素計算像空間輔助坐標X1,Y1,Z1,X2,Y2,Z2；4.計算誤差方程式的系數(shù)和常數(shù)項；

5.解法方程，求相對定向元素改正數(shù)；

6.計算相對定向元素的新值；

7.判斷迭代是否收斂；三、立體像對的相對定向（三）連續(xù)像對相對定向元素的計算過程三、立體像對的相對定向1.用by動作消去2點的上下視差；2.用bk動作消去1點的上下視差；3.用bz動作消去4點的上下視差；4.用φ動作消去3點的上下視差；5.用ω動作消去6點上作過度改正；6.再用by動作消去2點重現(xiàn)的上下視差；7.再用bz動作消去4點重現(xiàn)的上下視差；8.檢查5點，直至下視差全部消去為止。數(shù)字攝影測量相對定向的操作一、新建測區(qū)二、內(nèi)定向1.輸入?yún)?shù)2.引入影像、影像轉(zhuǎn)換3.建立模型三、相對定向

已知相對定向之后，實際也就知道立體像對的攝影測量坐標系的坐標，如果知道了左（或右）片的6個外方位元素和攝影基線B，就可求出右片（或左）的外方位元素，這7個參數(shù)就是立體像對的的絕對方位元素。B、XS、YS、ZS、Φ、Ω、Κ四、立體像對的絕對定向元素X1Y1Z1PZpYpXpX2Y2Z2Aa1s1a2s2Xs,YsZsSxyzZtYtXt

B、XS、YS、ZS、Φ、Ω、ΚB

—攝影基線長，用以確定模型的比例尺。四、立體像對的絕對定向元素Xs,YsZsSxyzZtYtXt

XS、YS、ZS—某攝站在地輔坐標系中的坐標。B、XS、YS、ZS、Φ、Ω、Κ四、立體像對的絕對定向元素Xs,YsZsSxyzZtYtXt

Φ

—模型在X方向（航線方向）的傾斜角。B、XS、YS、ZS、Φ、Ω、Κ四、立體像對的絕對定向元素Xs,YsZsSxyzZtYtXt

Ω—模型在Y方向（旁向）的傾斜角。B、XS、YS、ZS、Φ、Ω、Κ四、立體像對的絕對定向元素Xs,YsZsSxyzZtYtXt

Κ—模型在XY平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)角。B、XS、YS、ZS、Φ、Ω、Κ四、立體像對的絕對定向元素Xs,YsZsSxyzZtYtXt

四、立體像對的絕對定向元素立體模型地面模型確定立體模型點在地面攝影測量坐標系中的位置。恢復(fù)立體模型與實際地面模型的相對位置。

將相對定向后求出的攝影測量坐標變換為地面攝影測量坐標。五、立體像對的絕對定向

確定立體模型在地面坐標系中的正確方位和比例尺歸化因子，從而確定出各模型點所對應(yīng)的地面點在地輔坐標系中的坐標，這項工作就叫做立體像對的絕對定向。旋轉(zhuǎn)縮放平移五、立體像對的絕對定向立體模型地面模型五、立體像對的絕對定向立體模型地面模型五、立體像對的絕對定向立體模型地面模型立體