第11講 立體像對的基本知識

1、內(nèi)容安排內(nèi)容安排絕對方位元素定義絕對方位元素定義常用的絕對方位元素系統(tǒng)常用的絕對方位元素系統(tǒng)底片變形、鏡頭畸變底片變形、鏡頭畸變大氣折光、地球曲率大氣折光、地球曲率相對方位元素定義相對方位元素定義三種相對方位元素系統(tǒng)三種相對方位元素系統(tǒng)攝影機(jī)的系統(tǒng)誤差攝影機(jī)的系統(tǒng)誤差底片變形底片變形航攝飛機(jī)帶來的系統(tǒng)誤差航攝飛機(jī)帶來的系統(tǒng)誤差大氣折光誤差大氣折光誤差地球曲率的影響地球曲率的影響攝影處理與底片復(fù)制中的系統(tǒng)誤差攝影處理與底片復(fù)制中的系統(tǒng)誤差觀測系統(tǒng)誤差觀測系統(tǒng)誤差Film Deformation1、航攝像片變形的原因像片變形的原因有以下幾點(diǎn)：像片變形的原因有以下幾點(diǎn)：（1）、）、在攝影曝光時，為壓

2、平底片，航攝軟在攝影曝光時，為壓平底片，航攝軟片要承受一定的拉力；片要承受一定的拉力； （2）、）、航攝像片經(jīng)過顯影、定影，水洗和干航攝像片經(jīng)過顯影、定影，水洗和干燥等一系列處理，產(chǎn)生伸縮；燥等一系列處理，產(chǎn)生伸縮；（3）、）、隨著時間的推移，底片要產(chǎn)生老化；隨著時間的推移，底片要產(chǎn)生老化；（4）、）、制作軟片的工藝不足等。制作軟片的工藝不足等。2、航攝像片變形的種類系統(tǒng)變形系統(tǒng)變形偶然變形偶然變形：每張像片產(chǎn)生同樣規(guī)律的伸縮，如：每張像片產(chǎn)生同樣規(guī)律的伸縮，如果系統(tǒng)誤差可以用一定的數(shù)學(xué)公式來描述，則果系統(tǒng)誤差可以用一定的數(shù)學(xué)公式來描述，則可以消除這種變形的影響?？梢韵@種變形的影響。：局部

3、產(chǎn)生偶然變形，只能通過改進(jìn)：局部產(chǎn)生偶然變形，只能通過改進(jìn)航攝像片的制作工藝進(jìn)行限制。航攝像片的制作工藝進(jìn)行限制。12341234xyStep1: 建立坐標(biāo)系，描述問題3、改正航攝像片系統(tǒng)變形的方法12( , )( , )xF x yyF x y1243已知a點(diǎn)坐標(biāo):求: a坐標(biāo)( , )x y( , )x yStep2: 選擇數(shù)學(xué)模型ybxbbyyaxaax210210仿射模型仿射模型xybybxbbyxyayaxaax43214321雙線性變換模型雙線性變換模型3、改正航攝像片系統(tǒng)變形的方法12341234xy124312( , )( , )xF x yyF x yStep3: 求解變形參

4、數(shù)xybybxbbyxyayaxaax43214321以雙線性變換模型為例以雙線性變換模型為例3、改正航攝像片系統(tǒng)變形的方法標(biāo)準(zhǔn)框標(biāo)坐標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)框標(biāo)坐標(biāo)為:變形后框標(biāo)坐標(biāo)為變形后框標(biāo)坐標(biāo)為:ii,xyii,x y求變形參數(shù)ai,bi12341234xy1243Step3: 求解變形參數(shù)3、改正航攝像片系統(tǒng)變形的方法112131411212232422312333433412434444xaa xa ya x yxaa xa ya x yxaa xa ya x yxaa xa ya x y 1111112222223333334444441111xxyx yaxxyx yaxxyx yaxxyx

5、ya0AXL1XA LStep4: 改正任意像點(diǎn)變形xybybxbbyxyayaxaax432143213、改正航攝像片系統(tǒng)變形的方法變形改正方法變形改正方法利用框標(biāo)改正像點(diǎn)坐標(biāo)步驟利用框標(biāo)改正像點(diǎn)坐標(biāo)步驟,x y（）量測框標(biāo)樣片上框標(biāo)坐標(biāo)量測框標(biāo)樣片上框標(biāo)坐標(biāo), x y（）量測航攝像片上框標(biāo)坐標(biāo)量測航攝像片上框標(biāo)坐標(biāo)iiba ,利用上述公式列方程，答解變換參數(shù)利用上述公式列方程，答解變換參數(shù)利用變換參數(shù)和相應(yīng)方程，計算像點(diǎn)改正坐標(biāo)利用變換參數(shù)和相應(yīng)方程，計算像點(diǎn)改正坐標(biāo)fOHrr稱物鏡有畸變差ftgr ftgrrrLens Distortion1、畸變差的幾何意義、畸變差的幾何意義O2 2、

6、畸變差的種類、畸變差的種類枕枕形形畸畸變變桶桶形形畸畸變變徑向畸變：像點(diǎn)移位位于像主點(diǎn)與像點(diǎn)的連線上。徑向畸變：像點(diǎn)移位位于像主點(diǎn)與像點(diǎn)的連線上。切向畸變：像點(diǎn)移位不位于像主點(diǎn)與像點(diǎn)的連線上。切向畸變：像點(diǎn)移位不位于像主點(diǎn)與像點(diǎn)的連線上。O3 3、產(chǎn)生畸變差的原因、產(chǎn)生畸變差的原因 由于理論上和技術(shù)上的原因，制造嚴(yán)格無由于理論上和技術(shù)上的原因，制造嚴(yán)格無畸變的物鏡是不可能的?；兊奈镧R是不可能的。 航攝儀物鏡由許多透鏡組合而成，理論上航攝儀物鏡由許多透鏡組合而成，理論上要求各透鏡中心位于同一光軸上，即要求同心。要求各透鏡中心位于同一光軸上，即要求同心。但是制造時，各透鏡不可能完全同心，由此造但

7、是制造時，各透鏡不可能完全同心，由此造成成。fOHrr稱物鏡有畸變差ftgr ftgrrr4 4、畸變差公式、畸變差公式ftgrr4 4、畸變差公式、畸變差公式35123 rk rk rk r 上式為像點(diǎn)的上式為像點(diǎn)的，其中的待，其中的待定參數(shù)是一些定值，可通過定參數(shù)是一些定值，可通過求出。求出。一般情況下，在航攝儀檢定表中，只提供了不一般情況下，在航攝儀檢定表中，只提供了不同輻射距上的畸變差值，通過公式反算待定參同輻射距上的畸變差值，通過公式反算待定參數(shù)，從而可求任意像點(diǎn)的畸變差值。數(shù)，從而可求任意像點(diǎn)的畸變差值。rraaxyxyxyo4 4、畸變差的改正方法、畸變差的改正方法yyyxxxr

8、r)1 ()1 (rryyrrxx)1 ()1 (64432216443221rkrkrkkyyrkrkrkkxxSfAHNAa nA a r SfAHNAa nAtmospheric Refraction1、大氣折光差的幾何意義、大氣折光差的幾何意義規(guī)律：規(guī)律：底點(diǎn)無大氣折光差底點(diǎn)無大氣折光差位于像底點(diǎn)的輻射位于像底點(diǎn)的輻射線上線上向外移位向外移位2、大氣折光差的、大氣折光差的公式公式rfrfnnnrH222002大氣折光差公式為：大氣折光差公式為：SfAHNAa nA a r SfAHNAa nran 1n0n2nHn3、大氣折光差的改正、大氣折光差的改正)1 ()1 (rryyrrxx)

9、1 (2)(2200frnnnrrH)1 (2)(1)1 (2)(122002200frnnnyyfrnnnxxHHrraaxyxyxyn水平坐標(biāo)面水平坐標(biāo)面E大地大地水準(zhǔn)面水準(zhǔn)面USfnaa HNA RCA0NDh21 1、地球曲率的幾何意義、地球曲率的幾何意義r Earth Curvature解決地球曲率的影響：解決地球曲率的影響：第一是以地心直角坐標(biāo)系為第一是以地心直角坐標(biāo)系為基礎(chǔ)進(jìn)行計算；基礎(chǔ)進(jìn)行計算；第二是改正像點(diǎn)坐標(biāo)。第二是改正像點(diǎn)坐標(biāo)。2 2、地球曲率的公式、地球曲率的公式a 水平坐標(biāo)面水平坐標(biāo)面E大地水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面USfnar HNA RCA0NDhEarth Curvatu

10、re 在近似垂直攝在近似垂直攝影時，地球曲率引影時，地球曲率引起的這種像點(diǎn)移位起的這種像點(diǎn)移位大小可以用公式表大小可以用公式表示：示：232fHRrr3 3、地球曲率的改正、地球曲率的改正rraaxyxyxyoEarth Curvature)1 ()1 (rryyrrxx)21 ()21 (2222rRfHyyrRfHxx幾何模型與實際地表之間關(guān)系?外方位元素相對方位元素絕對方位元素立體像對實際地面幾何模型1、定義立體像對中，確定兩像空系之間方位關(guān)系所需的元素。SoaxyxyxyzSoaxyxyzSoxyxyxyzaSoxyxyzaA問問題題提提出出確定兩像空間坐標(biāo)系之間方位關(guān)系需有幾個元素？

11、都哪些元素？ 以為基礎(chǔ)的相對方位元素系統(tǒng) 以為基礎(chǔ)的相對方位元素系統(tǒng) 以為基礎(chǔ)的相對方位元素系統(tǒng)2、三種相對方位元素系統(tǒng)XYZD2x2z2y2S2SB111111,sssZYX222222,sssZYX1z1x1y1SXYZSZSXSYP1P2121212121212k kZsZsZYsYsYXsXsXsss 以攝影測量坐標(biāo)系為基礎(chǔ)2、三種相對方位元素系統(tǒng)BZvssinssXYtg222 sssZYXBk , ,B1SXYZ2SSZSXSYk , ,2、三種相對方位元素系統(tǒng) 以攝影測量坐標(biāo)系為基礎(chǔ)1x1y1o1S2So22x2y1x1y1z2x2z2y 1x1y1z , ,B 決定了攝影基線的

12、方向， 決定了右光束對于左光束的旋轉(zhuǎn)方位。, , , 以左像空間坐標(biāo)系系為基礎(chǔ)2、三種相對方位元素系統(tǒng)固定一個光束，移動和轉(zhuǎn)動另外一個光束，便可以確定兩個光束間的相對方位。這種相對方位元素系統(tǒng)被稱為。2、三種相對方位元素系統(tǒng) 以左像空間坐標(biāo)系為基礎(chǔ)1x1y1o1S2So22x2y1x1y1z2x2z2y 1x1y1zB 以左像空間坐標(biāo)系為基礎(chǔ)2S2x2o2y1S1y1x1o0X0Y1W1z2z0Z2212 以基線坐標(biāo)系為基礎(chǔ)左攝站為原點(diǎn)，攝影基線為X0軸，左主核面為X0Z0面， Z0軸向上為正，Y0軸按右手法則來確定的坐標(biāo)系。2,22112、三種相對方位元素系統(tǒng)1 在不改變兩投影中心位置的情況

13、下，通過兩個光束旋轉(zhuǎn)來確定相對方位，適用于單獨(dú)像對的作業(yè)，因此又稱為2、三種相對方位元素系統(tǒng) 以基線坐標(biāo)系為基礎(chǔ)2S2x2o2y1S1y1x1o0X0Y1W1z2z0Z21212外方位元素相對方位元素絕對方位元素立體像對實際地面幾何模型k , ,2,2211 , , A AXYZD1x1z1y1S問問題題提提出出1、定義 確定幾何模型的比例尺和它在地面坐標(biāo)系中空間方位的元素。確定幾何模型的比例尺和它在地面坐標(biāo)系中空間方位需要哪些元素？0X0Z0Y1S2、絕對方位元素的確定 以左像空系為模型坐標(biāo)系 以像空間輔助坐標(biāo)系為模型坐標(biāo)系BZYXsss,111111BZYXDDD, 以使用攝影測量系為基礎(chǔ)

14、的相對方位元素系統(tǒng)和以左像空系為模型坐標(biāo)系為例。SZSXSY1S2SB3、求兩張像片的外方位元素k , ,BZYXsss,111111vBZssinsincosvBYscoscosvBXsk 121212121212kZZsZsYYsYsXXsXssSs左像空系111zyxs右像空系222zyxs像空間輔助坐標(biāo)系 S-XYZ基線坐標(biāo)系 S-X0Y0Z0111R1R2R3R4R5R6R722211k222k , , 從左像空系S-x1y1z1到達(dá)基線坐標(biāo)系S-X0Y0Z0 （不經(jīng)過右像空系），有三條路徑: 經(jīng)過經(jīng)過R4到達(dá)到達(dá)； 經(jīng)過經(jīng)過R5-1到達(dá)到達(dá)； 經(jīng)過經(jīng)過R1-1 R2到達(dá)到達(dá)。R4 =R5-1 =R1-1 R2左像空系111zyxs右像空系222zyxs像空間輔助坐標(biāo)系 S-XYZ基線坐標(biāo)系 S-X0Y0Z0111R1R2R3R4R5R6R722211k222k , ,從左像空系到達(dá)右像空系，至少也有三條路徑:經(jīng)過R1-1 R3到達(dá)經(jīng)過R5-1 R6到達(dá)經(jīng)過R7到達(dá) R1-1 R3 =R5-1 R6 =R7左像空系111zyxs右像空系222zyxs