立体观察与相对定向.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,*,摄影测量学,立体观察与解析法相对定向,山东交通学院,测绘教研室,主要内容,一、立体观察,立体视觉原理,人造立体视觉,立体观察,二、解析法相对定向,相对定向元素与共面方程,连续像对相对定向,单独像对相对定向,相对定向元素解算过程,（一）、立体视觉原理,在双眼观察下能感觉出景物有远近凸凹的视觉，称为,立体视觉,在双眼观察（立体观察）时，两眼水晶体中心之间的距离称为,眼,基线,b,r,。眼基线的长度约为65mm,A,O,1,O,2,B,a,a,b,b,r,r+dr,dL,L,双眼观察A点时，两眼的视轴本能地交会于交,会角为r，A点在左右眼的视网膜上的构像为a，,a；观察B点时，交会角r+dr，在左右眼视网膜,上的构像为b，b。由于交会角的差异，使得,两弧长ab，ab不等，其差称为生理视差,空间物体在两眼视网膜上形成的弧长,差，称为,生理视差,。生理视差通过视,神经传到大脑，通过大脑的综合，做,出景物远近的判断。,生理视差是判断,景物远近的根源,立体观察,人 眼 分 辨 力,单眼能够判别最小物体的能力称为单眼分辨力。人眼单眼,观察的分辨力用角度表示，对两点间的分辨力为45，两,线间的分辨力为20，双眼观察精度比单眼观察提高 倍,由上图可得交会角与距离的关系：,当人站在距景物50m处时，立体观察两点，分辨力 ，,代入上式dL=5.6m，即能分辨前后最小的距离为5.6m,立体观察,由上式可得 ，可分析人眼判断景物远近的能力,要提高人眼判断能力，,一是,采用间接增大眼基线br值（在很,多量测距离的仪器上使用这个方法）；,二是,使眼的生理视差,的分辨率增大，当物体是点状时，当物体为,平行线时，（采用线状测标）。如通过有放,大倍率的的光学系统进行观测，相当于缩短了实际的L值，,从而提高了判断远近的能力,提高人眼判断能力的方法,立体观察,（二）、人造立体视觉,A,a,P,B,P,a,b,b,当我们用双眼观察空间远近不同的景物A、B,两点时，两眼内产生生理视差，得到立体视觉，,可以判断景物的远近。若此时在双眼前各放置,一玻璃片，如图中P、P，则A、B两点分别,得到影像a、b和a,、b。若玻璃上有感光,材料，则景象分别记录在P、P上。,当移开实物A、B，各眼观看各自玻璃,上的构像，仍能看到与实物一样的空间,景物A、B，这就是空间景物在人眼视网,膜上产生生理视差的人造立体视觉效应,其过程为,：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,为立体影像，产生的视觉为人造立体视觉。,立体观察,正立体,反立体,反立体,立体模型与实物相近,立体模型与实物相反,正立体效应基础上,左右像片对调,正立体效应基础上,左右像片旋转180,立体观察,可检查提高立体量测精度,（三）立体观察,桥式立体镜：在一个桥架上安置两个相同,的简单透镜透视光轴平行，间距约为眼基,距，高度等于透镜主距（与人眼的明视距,离相等）,立 体 镜 观 察,像 对 的 立 体 观 察 方 法,反光立体镜：扩大眼基距，,可对大像幅进行立体观察,立体观察,叠 映 影 像 立 体 观 察,像 对 的 立 体 观 察 方 法,互补色法：在投影器中插入互补色,滤光片（品红色、蓝绿色）观测者,分别带上同色镜片,光闸法：在两投影光路种各安装一光闸（一个打开，,一个关闭），观测者双眼分别带上与投影器光闸同步,的光闸眼睛。光闸起闭频率10HZ。,除以上所述的红绿互补法、光闸法外，还有偏振光法及液晶闪闭法,立体观察,像 对 的 立 体 观 察 方 法,双目镜观测光路的立体观察,通过双筒望远镜观察，每个望远镜像面有一固定的测标，像片可在两个相互垂直方向共同移动，也可一张像片相对于另一张像片移动，可以分别对左右像片进行调焦、亮度调节及必要旋转，观测系统放大倍率可调节。,立体观察,A,A,A,立 体 量 测 原 理,左右像片同名像点的,坐标量测值为(,)，,(,),左右视差:,上下视差:,立体观察,解析法相对定向,用于描述两张像片相对位置和姿态关系,的参数，为,相对定向元素,用解析计算的方法解求相对定向元素的,过程，称为,解析法相对定向,。,由于不涉及像片的绝对位置，相对定向,只需利用立体像对内在的几何关系，,不,需地面控制点。,（一）相对定向元素与共面方程,1、相对定向元素,立体像对的相对定向就是要恢复摄影时相邻两影像摄影光束的相,互关系，从而使同名光线对对相交。,单独像对相对定向,：采用两幅影像的角元素运动实现相对,定向，定向元素为（）,连续像对相对定向,：以左影像为基准，采用右影像的直线,运动和角运动实现相对定向，定向元素为（）,在多个连续模型的处理中多采用连续法相对定向元素,相对定向的方法,为便于理解两种相对定向元素，引入相对方位元素：像片在选定,的像空间辅助坐标系中的位置（摄影中心S的坐标 ）和,姿态（像片的姿态角 ）称为像片的,相对方位元素,。,解析法相对定向,连续像对相对定向元素,连续像对相对定向是以左片为基准，求出右片相对于左片的相对,方位元素。选定像空间辅助坐标系S,1,-X,1,Y,1,Z,1,，使左片在S,1,-X,1,Y,1,Z,1,中的相对方位元素为已知值,X,1,x,1,Y,1,Z,1,S,1,y,1,Y,2,Z,2,S,2,y,2,X,2,x,2,B,B,z,B,x,B,y,以左片的像空间坐标,系为像空间辅助坐标,系。此时左右片的相,对方位元素是：,左：,右：,B,x,只影响相对定向后,建立模型的大小，而,不影响模型的建立,相对定向需解求的元素只有五个（连续像,对相对定向元素）：,解析法相对定向,单独像对相对定向元素,单独像对相对定向是以摄影基线作为像空间辅助坐标系的X轴，左,摄影中心为原点，左片主光轴与摄影基线B组成的主核面为XZ面，,构成右手直角坐标,系S,1,-X,1,Y,1,Z,1,，此时,左右片的相对方位,元素是：,左：,右：,B只涉及模型比例尺,而不影响模型的建立,单独像对相对定向元素,有五个：,2,1,X,1,x,1,Y,1,Z,1,S,1,y,1,Y,2,Z,2,S,2,y,2,X,2,x,2,B,2,2,1,解析法相对定向,2、共面条件方程,X,Y,Z,a,1,(,x,1,y,1,),x,1,y,1,z,1,S,1,A,(,X,Y,Z,),a,2,(,x,2,y,2,),z,2,y,2,x,2,S,2,一立体模型实现正确的相对定向后，同名光线对对相交。a,1,，a,2,表示模型点A在左右两幅影像上的构像。同名光线与基线共面，,即三矢量共面，则其混合积=0,共面条件方程=0是完成,相对定向的标准，用于,解求相对定向元素。,共面条件方程可用坐,标表示为：,其中：,为像点的像空间辅助坐标,解析法相对定向,（二）、连续像对相对定向,X,1,x,1,Y,1,Z,1,S,1,y,1,Y,2,Z,2,S,2,y,2,X,2,x,2,B,B,z,B,x,B,y,A,a,1,(,X,1,Y,1,Z,1,),a,2,(,X,2,Y,2,Z,2,),R是右片相对像空间辅助坐标系,S,2,-X,2,Y,2,Z,2,的三个角元素的函数,解析法相对定向,由于Bx只涉及模型的比例尺，相对定向中可给予定值，则上式中,只有五个定向元素是未知数，为统一B,y,B,z,也化为角度表示,B,s,1,s,2,B,z,B,y,B,x,解析法相对定向,偏导数 1,解析法相对定向,偏导数 2,解析法相对定向,偏导数 2-1,解析法相对定向,偏导数 2-1,解析法相对定向,线性化方程,等式两边同时除以,解析法相对定向,将以上所得的各偏导数代入线性化函数并略去二次以上小值项可得,系数约简,解析法相对定向,常数项约简,解析法相对定向,连续法,相对定向中,常数项的几何意义,X,1,Y,1,Z,1,X,2,Y,2,Z,2,A,a,1,s1,Y,1,X,1,Z,1,a,2,s,2,N,1,Y,1,N,2,Y,2,Q,为定向点上模型上下视差,当一个立体像对完成相对定向，,Q,0,当一个立体像对未完成相对定向，即同名光线不相交，,Q,0,解析法相对定向,误差方程及法方程的建立,量测,5,个以上的同名点可以按最小二乘平差法求相对定向元素,o,1,o,2,1,3,5,2,4,6,解析法相对定向,（三）、单独法,解析相对定向原理,X,1,x,1,Y,1,Z,1,S,1,y,1,Y,2,Z,2,S,2,y,2,X,2,x,2,B,A,a,1,(,X,1,Y,1,Z,1,),a,2,(,X,2,Y,2,Z,2,),解析法相对定向,单独法,解析相对定向原理,解析法相对定向,偏导数 3-1,解析法相对定向,偏导数 3-2,解析法相对定向,线性化方程,等式两边同时乘以,并视,解析法相对定向,常数项约简,解析法相对定向,单独法相对定向中,常数项的几何意义,q,为相当于像空间辅助坐标系中一对理想像对上同名像点的上下视差,当一个立体像对完成相对定向，,q,0,当一个立体像对未完成相对定向，即同名光线不相交，,q,0,X,1,x,1,Y,1,Z,1,S,1,y,1,Y,2,Z,2,S,2,y,2,X,2,x,2,B,a,1,a,2,(,x,t2,y,t2,),(,x,t1,y,t1,),解析法相对定向,误差方程及法方程的建立,量测,5,个以上的同名点可以按最小二乘平差法求相对定向元素,o,1,o,2,1,3,5,2,4,6,解析法相对定向,量测6个定向点的像点坐标,确定相对定向元素的初值,0,，,B,x,取定向点中,1,号点的左右视差,由相对定向元素计算像空间辅助坐标,X,1,Y,1,Z,1,X,2,Y,2,Z,2,根据初始值，计算B,y，,B,z，,根据像空间辅助坐标计算各点投影系数,计算误差方程式的系数和常数项，组成误差方程式,计算法方程式的系数和常数项，解法方程，求相对定向元素改正数,计算相对定向元素的新值,判断迭代是否收敛,（四）、相对定向元素计算过程,解析法相对定向,参考书,1、金为铣，杨先宏等编，摄影测量学，武汉测绘科技大学出版社,2、李德仁，周月琴 等编，摄影测量与遥感概论，测绘出版社,3、李德仁，郑肇葆 编著，解析摄影测量学，测绘出版社,本讲参考资料,教材,张剑清，潘励，王树根 编著，摄影测量学，武汉大学出版社,作业：,P.73，第6、10、11题,