第四章 立體測(cè)圖.ppt

第四章雙像立體測(cè)圖基礎(chǔ)與立體測(cè)圖 雙像立體測(cè)圖 是指利用一個(gè)立體像對(duì)重建地面立體幾何模型 并對(duì)該模型進(jìn)行量測(cè) 直接給出符合規(guī)定比例尺的地形圖 獲取地理基礎(chǔ)信息 使用一個(gè)立體像對(duì)構(gòu)建地面立體模型的方法稱為立體攝影測(cè)量 4 1人眼的立體視覺原理與立體量測(cè) 一 立體視覺原理人眼基本構(gòu)造 人用雙眼觀察景物可判斷其遠(yuǎn)近 得到景物的立體效應(yīng) 這種現(xiàn)象稱為人眼的天然立體視覺 生理視差是產(chǎn)生天然立體感覺的根本原因 生理視差 ab a b 立體視覺原理 二人造立體視覺 1 人造立體視覺 人造立體視覺的產(chǎn)生 過程為 空間景物在感光材料上構(gòu)像 再用人眼觀察構(gòu)象的像片而產(chǎn)生生理視差 重建空間景物立體視覺 這樣的立體感覺稱為人造立體視覺 所看到的立體模型稱為視模型 攝影測(cè)量中規(guī)定的像片的重疊度在60 以上 是為了獲得同一地面景物在相鄰兩張像片上都有影像 組成像對(duì) 利用相鄰像片組成的像對(duì) 進(jìn)行分像觀察 從而獲得所攝地面的立體模型 2 人造立體視覺的條件 1 兩張像片必須是在兩個(gè)不同位置對(duì)同一景物攝取的立體像對(duì) 2 每只眼睛只能觀察像對(duì)的一張像片 3 兩像片上相同景物的連線與眼睛基線應(yīng)大致平行 4 兩像片的比例尺相近 差別 15 否則用ZOOM系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié) 3 立體效應(yīng) 三立體觀察與立體量測(cè) 1 立體觀察的方法立體觀察時(shí)要求兩眼各看一張像片 這種現(xiàn)象稱為分像 這與我們平時(shí)觀看物體雙眼交會(huì)的本能相違背 因此必須采取必要的措施 借助于不同的儀器進(jìn)行觀察 就有不同的方法 1 立體鏡觀察法橋式立體鏡在一個(gè)橋架上安置兩個(gè)相同的簡(jiǎn)單透鏡 透鏡光軸平行 間距約為眼基距 高度等于透鏡的主距 適用于觀察小像幅的像片對(duì) 反光立體鏡適用于觀察大像幅的像片對(duì) 2 疊影影像立體觀察利用光線照射透明的左右像片 并使其影像疊映在同一個(gè)承影面上 然后通過某種方式使得觀察者左右眼分別只看到一張像片的影像 從而得到立體效應(yīng) 常用方法有紅綠互補(bǔ)法 光閘法 偏振光法以及液晶閃閉法 3 雙目鏡觀測(cè)光路的立體觀察用兩條分開的觀測(cè)光路將來自左右像片的光線分別傳送到觀測(cè)者的左右眼睛中 每條觀測(cè)光路由物鏡 目鏡和其他光學(xué)裝置組成 2 立體量測(cè)攝影測(cè)量中 不僅需要建立立體模型 還要對(duì)立體模型進(jìn)行量測(cè) 一般用一個(gè)可以在立體表面游動(dòng)的測(cè)標(biāo)來進(jìn)行量測(cè) 測(cè)標(biāo)一般為點(diǎn)狀或線狀 目的是可以更準(zhǔn)確地判斷測(cè)標(biāo)是否切準(zhǔn)立體模型表面 立體量測(cè)時(shí) 大多采用雙測(cè)標(biāo)法 雙測(cè)標(biāo)法是利用放入光路中的兩個(gè)單獨(dú)的實(shí)測(cè)標(biāo)分別切準(zhǔn)立體像對(duì)上的同名像點(diǎn)進(jìn)行立體量測(cè) 立體觀察與立體量測(cè) 因此 在立體量測(cè)時(shí) 一定要使兩測(cè)標(biāo)分別切準(zhǔn)左右像片上的同名像點(diǎn) 另外 兩個(gè)測(cè)標(biāo)必須能做平行于或垂直于眼基線方向上的相對(duì)移動(dòng) 使測(cè)標(biāo)與像對(duì)上任意一對(duì)像點(diǎn)重合 4 2立體像對(duì)與雙像立體測(cè)圖 一 立體像對(duì)的點(diǎn) 線 面 二雙像立體測(cè)圖概述 利用像對(duì)進(jìn)行立體測(cè)圖 必須重建與實(shí)地相似且符合比例尺及空間方位的幾何模型 其重建立體模型的過程是 1 恢復(fù)像片的內(nèi)方位元素 也稱為內(nèi)定向 2 恢復(fù)像片的外方位元素 通常分為兩個(gè)步驟 1 恢復(fù)像對(duì)定向元素 2 恢復(fù)絕對(duì)定向元素 使用不同的儀器完成重建立體模型的過程 有不同的立體測(cè)圖方法 攝影測(cè)量雙像立體測(cè)圖方法主要有以下三種 1 模擬法立體測(cè)圖主要是用雙像投影模擬空中攝影過程 使用由投影器和其他機(jī)械裝置等構(gòu)成的專用儀器 用光學(xué)像片及人工雙眼尋找同名像點(diǎn) 通過投影器的機(jī)械裝置恢復(fù)內(nèi)方位元素后 利用投影器的運(yùn)動(dòng)來模擬相對(duì)定向 使同名光線對(duì)對(duì)相交 建立立體模型 然后 仍然借助于機(jī)械螺旋的運(yùn)動(dòng)來模擬絕對(duì)定向 恢復(fù)模型的空間位置及大小 特點(diǎn) 建立立體模型時(shí) 不用計(jì)算出相對(duì)定向元素和絕對(duì)定向元素 而完全是用機(jī)械運(yùn)動(dòng)來模擬 2 解析法立體測(cè)圖所采用的儀器為解析測(cè)圖儀 仍使用光學(xué)像片 由人的雙眼尋找同名像點(diǎn) 像片裝在像片盤上 按相應(yīng)的公式計(jì)算出像對(duì)的相對(duì)定向元素和絕對(duì)定向元素 并將這些元素存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中 測(cè)圖時(shí) 軟件自動(dòng)計(jì)算模型點(diǎn)對(duì)應(yīng)的同名像點(diǎn)坐標(biāo) 自動(dòng)推動(dòng)像片盤和測(cè)標(biāo)運(yùn)動(dòng) 是測(cè)標(biāo)切準(zhǔn)模型點(diǎn) 進(jìn)而進(jìn)行立體量測(cè) 特點(diǎn) 精度高 不受模擬法的某些限制 產(chǎn)品首先以數(shù)字形式存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中 3 影像數(shù)字化立體測(cè)圖是目前正在發(fā)展的一種方法 所用的儀器稱為數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng) 由數(shù)字化儀 計(jì)算機(jī) 輸出設(shè)備及攝影測(cè)量軟件等組成 利用數(shù)字相關(guān)技術(shù)代替人眼觀察 自動(dòng)尋找同名像點(diǎn)并量測(cè)坐標(biāo) 采用解析計(jì)算方法建立數(shù)字立體模型 由此建立數(shù)字高程模型 自動(dòng)繪制等高線 制作正射影像圖 特點(diǎn) 整個(gè)過程除少量人機(jī)交互外 全部自動(dòng)化 4 3相對(duì)定向元素與絕對(duì)定向元素 雙像立體測(cè)圖實(shí)質(zhì) 立體像對(duì)立體模型地形圖重建立體模型的過程 1 恢復(fù)像片對(duì)的內(nèi)方位元素相對(duì)定向 2 恢復(fù)像片對(duì)的外方位元素絕對(duì)定向要討論相對(duì)定向和絕對(duì)定向 首先要找出像片對(duì)的相對(duì)定向元素與絕對(duì)定向元素 重建 量測(cè) 4 3相對(duì)定向元素與絕對(duì)定向元素 一 立體像對(duì)的相對(duì)定向元素相對(duì)定向元素 描述兩張像片相對(duì)位置關(guān)系的元素 相對(duì)定向目的 建立與實(shí)地相似的立體模型 完成的標(biāo)準(zhǔn) 兩像片上同名像點(diǎn)的投影光線對(duì)對(duì)相交 相對(duì)定向元素是描述立體像對(duì)中兩張像片的相對(duì)位置和姿態(tài)關(guān)系的元素 因此 可以利用兩張像片各自選定的同一個(gè)像空間輔助坐標(biāo)系來討論相對(duì)定向元素 一般確定兩像片相對(duì)定向元素有兩種方法 一是將攝影基線固定水平 稱為獨(dú)立像對(duì)相對(duì)定向系統(tǒng) 其二是將左像片置平或?qū)⑵湮恢霉潭ú蛔?稱 4 3相對(duì)定向元素與絕對(duì)定向元素 為連續(xù)像對(duì)相對(duì)定向系統(tǒng) 這兩種系統(tǒng)選取了不同的像空間輔助坐標(biāo)系 因此有不同的相對(duì)定向元素 1 連續(xù)像對(duì)的相對(duì)定向元素連續(xù)像對(duì)相對(duì)定向是將左片置平 以左像片的像空間坐標(biāo)系作為本像對(duì)的像空間輔助坐標(biāo)系 這樣的像對(duì)為連續(xù)像對(duì) 如下圖所示 S1 X1Y1Z1為本像對(duì)的像空間輔助坐標(biāo)系 此時(shí) 左右像片的相對(duì)方位元素為 左像片 右像片 4 3相對(duì)定向元素與絕對(duì)定向元素 由于bx只影響相對(duì)定向后建立的模型大小 而不影響模型的建立 因此 相對(duì)定向需要解求的元素只有5個(gè) 即稱為連續(xù)像對(duì)相對(duì)定向元素 4 3相對(duì)定向元素與絕對(duì)定向元素 2單獨(dú)像對(duì)相對(duì)定向元素將攝影基線置水平 像空間輔助坐標(biāo)系選取左攝影中心S1為原點(diǎn) 攝影基線B為X軸 垂直于左核面的軸為y軸 構(gòu)成右手直角坐標(biāo)系S1 X1Y1Z1 這樣的像對(duì)為單獨(dú)像對(duì) 如下圖所示 此時(shí) 左 右像片的相對(duì)方位元素為 左像片 右像片 由于只影響相對(duì)定向后建立的模型大小 而不影響模型的建立 因此 相對(duì)定向需要解求的元素只有5個(gè) 即稱為單獨(dú)像對(duì)相對(duì)定向元素 4 3相對(duì)定向元素與絕對(duì)定向元素 4 3相對(duì)定向元素與絕對(duì)定向元素 二 模型的絕對(duì)定向元素絕對(duì)定向元素 確定相對(duì)定向所建立的模型的比例尺和空間方位的元素 相對(duì)定向后 所建立的模型是在選定的像空間輔助坐標(biāo)系中 且模型的比例尺也是未知的 要把模型納入地面攝影測(cè)量坐標(biāo)系中 需要借助于已知的地面控制點(diǎn)來進(jìn)行兩個(gè)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換 這種坐標(biāo)變換在數(shù)學(xué)上是一個(gè)不同原點(diǎn)的空間相似變換 其公示