摄影测量第四章.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第四章 立体观察和立体量测,引言：,在摄影测量中广泛应用立体观察和立体量测，这不仅增强了辨认像点的能力，而且提高了量测的精度。立体摄影测量仪器都是在对像进行立体观察的情况下作业的，仪器的观察系统应具备人眼自然观察的相应条件。,第一节 人眼立体视觉,人眼是一个天然的光学系统，结构复杂。,瞳孔,角膜,虹膜,水晶体,视网膜,网膜窝,视神经,当人眼注视某物点时，视轴会自动地转向该点，使该点成像在网膜窝中心，同时随着物体离人眼的远近自动改变水晶体的曲率，使物体在网膜上的构像清晰。眼睛的这种本能称为眼的调节。,当双眼观察物体时，两眼会本能地使物体的成像落于左右两网膜窝中心，即视轴交会于所注视的物点上，这种本能称为眼的交会。,正常眼的最合适的视觉距离为明视距离，约为,250mm,。,人类对自然景物可以单眼观测或双眼观测。,1,、单眼观察,单眼观察自然界景物不能够直接获得空间感视觉，而只能凭借间接因素来判断景物的远近，这些间接因素或者是近景掩蔽远景，或者感觉景物的大小，甚至是按常识的判断。,2,、双眼观察,用一对眼睛同时观察景物称为双眼观察，在双眼观察下能感觉景物由远景凹凸的视觉，称为,立体视觉,。,在两眼观察时，两眼水晶体中心之间的距离称为眼基线,b,e,，平均长度为,65mm,。,当双眼注视某一物体时，需要转动头部，使注视点相对于两眼处于对称位置，同时，两眼球也各依眼球中心转动，使两眼的视线即水晶体中心与网膜窝中心的连线，正好对准注视点。,两眼视线总是相交与注视点上的性能叫做眼的交会本能,。,两眼视线的交会角称为交向角。,注视点,M,到眼基线的距离,L,与交向角,之间的关系：,当角,为小值时，上式可简化为：,L=b,e,/,眼的最适宜的交向角相当于,L,为明视距离下的情况，为,13,度,15,度。,由于网膜窝的视场角为,1,度左右，在注视点,M,的视场范围内设有另一点,K,，那么在两眼的网膜窝处也将得到,K,的影像，,k,1,k,2,，于是在网膜窝处得到弧,m,1,k,1,和,m,2,k,2,设点,K,和,M,于眼基线在同一个平面内，弧,m,1,k,1,和,m,2,k,2,之差称为生理视差,，即,=m,1,k,1,-m,2,k,2,以注视点构像,m1,和,m2,为准，点,k1,和,k2,在注视点的左侧时弧长取正号。若,0,，表示点,K,较注视点,M,近一些。,设点,K,和,M,在左眼膜窝处的弧长为,m1k1,在右眼膜窝处的弧长为,m2k2,，即两影响合与一点，则另两点的交向角之差：,=,m,-,K,即,或者说点,K,相对于注视点,M,的深度位移朝向观察者（,L,M,L,K,）时取正号：,点深度位移,取,L/L,M,作为判断点深度位移的相对误差，要提高判断能力：,一是采取间接地增大眼基线,二是使眼的生理视差的分辨率增大。,摄影测量中，正是根据人眼的立体视觉，对同一个地区要在两个不同摄站点上拍摄两张像片，构成一个立体像对，进行立体观察与量测。,那么，,人的双眼为什么能观察景物的远近呢？,由于两点在眼中构像存在着生理视差,，,此种由交会角不同而引起的生理视差，通过人的大脑就能作出物体远近的判断。,第二节 人造立体视觉,交向角从几何上反映了空间景物的远近；而另一方面它却同时在双眼内产生了生理视差，经大脑汇合作用形成一个物体空间的视觉反映。由此自然界立体视觉的过程可概括为：,空间物体,-,交向角差,-,生理视差,-,空间物体立体视觉,，即空间物体立体视觉的形成主要在于双眼网膜窝处生理视差的存在。,自然界中，当用两眼同时观察空间远近不同的,A,与,B,两个物点时，如图，由于远近不同而形成的交会角的差异，便在人的两眼中产生了生理视差，得到一个立体视觉，能分辨出物体远近。,根据这一原理，在,P,1,与,P,2,两个位置上，用摄影机摄得同一景物的两张像片，这两张像片称为,立体像对,。,人造立体视觉,：空间景物在感光材料上构像，再用人眼观察构像的像片产生生理视差；重建空间景物的立体视觉，所看到的空间景物称为立体影像，产生的立体视觉称为人造立体视觉。,按照立体视觉原理，我们只要在一基线的两端用摄影机获取同一地物的一个像对，观察中就能重现物体的空间景观，测绘物体的三维坐标。这是,摄影测量进行三维坐标测量的理论基础,。,观察人造立体的条件,摄影测量中，人造立体的观察必须满足形成人造立体视觉的条件。归纳如下：,1,、由两个不同摄站点摄取同一景物的一个立体像对。,2,、每只眼睛必须分别观察像对中的一张像片。（分像条件）,3,、两条同名像点的视线与眼基线应在一个平,面内，即同名射线对对相交。,4,、像片间的距离应与双眼的交会角相适应。,（比例尺接近）,人造立体效能在使用中最常见的有两种：,正立体效能和反立体效能,。立体观察像对所获得的人造立体效能，称为视立体模型，与实物的凹凸远近相同者称为,正立体效能,，此时左眼观察左像片，右眼观察右像片，保持了直接观察实物时生理视差的原有符号。立体观察像对所获得的视模型与实物的凹凸远近正好相反者称为,反立体效能,。,第三节 像对的立体观察与量测,建立人造立体视觉时，要求观察立体像对的双眼分别只能观察其中的一张像片，俗称,分像,。,观察时，一种是直接观察两张像片，构成立体视觉，是借用立体镜来达到分像。另一种是通过光学投影，将两张像片的影像重叠投影在一起，称为分像法的立体观察。,1,、立体观测,1.2,立体镜法,立体镜的,主要作用,是一只眼睛能清晰地只看一张像片的影像。,反光立体镜,：在两眼的前面各放置一个凸透镜，像片放在凸透镜的焦面上，或约小于焦距，此时凸透镜就具有投影中心的作用，凸透镜到像片的垂距就是投影光束的主距，以,f,c,表示。像片上构像的投影光线经凸透镜后形成平行光线进入眼内，而两眼的视线也几乎平行。这九相当于人们对自然界无穷远处的观察，眼睛轻松舒适，凝视本能和交向本能得以协调。,1.2,互补色法,互补色法是利用互补色的特性达到分像视目的立体观察。最常用的互补色为,绿、品红,。互补色法分像可采用互补色加法和互补色减法。,1.2.1,互补色加法,互补色加法分像用于投影影像的立体观察。,原理：,光线照射透明的左右像片，并使其影像叠印在同一个承影面上，然后通过某种方式使得观察者左右眼分别只看到一张像片的影像，从而得到立体效应。,常用的方法有互补色法、,关闸法、偏振光法，液晶闪闭法。,1.2.2,互补色减法,互补色减法分像用于,互补色印刷品,的立体观察。,在同一张白纸上分别用品红、绿互补色印刷一对像片，得到一张互补色构像交错在一起的彩色立体图画。观测者左右眼戴上品红、绿互补色眼镜，在明室对立体图画进行观察。对于戴品红色眼镜的左眼而言，把白色图纸的背景看出品红色，致使立体图画中用品红色印刷的图像与背景融合在一起，左眼无法再分辨出品红色图像；而用绿色印刷的图像，由于其不能透过左眼前红色镜片而看成黑色。如此，左眼观察的视觉是为品红色背景的黑色绿像图形。右眼观察的视觉为绿色背景的黑色红像图像。这样便达到了分像的目的，立体观察出了白色背景的黑色立体视模型。,1.3,偏振光法,在两张影像的投影光路中，放置两个偏振平面相互垂直的偏振器，在承影面上就能得到光波波动方向相互垂直的两组偏振光影像。,偏振光可用于彩色影像的立体观察，获得彩色的立体模型。,2,像对立体观察的效果,进行像对立体观察时，在满足上述条件的情况下，如果像片像对眼镜安放的位置不同，可以得到不同的立体效果。即可能产生正立体、反立体和零立体效应。,2.1,正立体,正立体,是指观察立体像对时形成的与实地景物起伏相一致的立体感觉。,2.2,反立体,反立体,是指观察立体像对时产生的与实地景物起伏相反的一种感觉。,2.3,零立体,像对立体观察中形成的原景物起伏消失了的一种效应，称为,零立体,效应。,3,像对的立体量测,双测标量测法,双测标量测法,，是用两个刻有量测标记的测标放在两张像片上，或放置在左右像片的观察光路中，当立体观测像片对时，左右两个测标构成一个空间测标，当左、右测标分别在左右像片的同名地物点上时，就构成测标与该地物点相贴。此时，移动像片或观测系统的手轮可直接读出该点量测坐标系中的坐标,x,1,、,y,1,与,x,2,、,y,2,。,或者以测标切到某一高程，用左右手轮运动，保证测标沿立体模型表明紧贴移动，即可带动测图设备绘出等高线。,单测标量测法,单测标法,是用一个真实测标去量测立体模型，如图,作业题：,1.,人的双眼为什么能观察景物的远近,2,、人造立体视觉形成条件？,3.,像对立体观察的效果是什么？,