第二三章影像獲取

第二三章影像獲取第一頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期五在像平面處放置感光材料，物體的入射光線經(jīng)物鏡后投射到感光材料上，經(jīng)攝影處理形成影像。同時，感光材料有正性和負性，分別產(chǎn)生正片和負片（底片）。攝影原理AbaBO成像平面攝影物鏡§2-1

航空影像獲取第二頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期五攝影物鏡第三頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期五?無論物鏡由多少個透鏡組成，經(jīng)過多少次的折射，其結果都相當于在主平面Q和Q’上發(fā)生折射，因此可以用主平面代替等價物鏡。?主平面將空間分為兩部分，物體所在的空間稱為物方空間，影像所在的空間稱為像方空間。Q和Q’也相應稱為物方主平面和像方主平面。第四頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期五?共軛光線：在由物點發(fā)射的諸入射光線和經(jīng)物鏡出射的諸成像光線中，有一對共軛光線，其入射光線與主光軸的夾角和出射光線與主光軸的夾角相等。此時，共軛光線與主光軸的交點分別為，分別稱為前方節(jié)點（物方節(jié)點）和后方節(jié)點（像方節(jié)點）。共軛光線表達了像點和物點之間一一對應的關系第五頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期五1、量測用攝影機的基本要求：?物鏡要求具備良好的光學特性，物鏡的畸變差要小，分辨率要高，透光率強。?機械結構要穩(wěn)定。?航空攝影機應同時具備攝影過程的自動化裝置，使安裝在飛機上的此類攝影機能對地面連續(xù)的進行攝影。一、

航空攝影機（量測用）(MetricCamera)第六頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期五第七頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期五第八頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期五第九頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期五2、量測用攝影機的特征：①量測用攝影機的像距是一個固定的已知值用于測繪地形的航攝儀，攝影的物距要比像距大的多，攝影時攝影物鏡固定調(diào)焦于無窮遠點處，因此，像距是一個定值，約等于攝影物鏡的焦距（Focallength）。第十頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期五②攝影機像面框架上有框標標志(fiducialmarks)像平面與物鏡的主光軸垂直，同時像平面也是一個框標平面，因此像點在像片平面上的位置，可以根據(jù)像片上的框標坐標系來確定。第十一頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期五第十二頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期五第十三頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期五第十四頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期五③內(nèi)方位元素(Interiororientationelements)的數(shù)值是已知的像主點（Principalpoint）：攝影機主光軸與像平面的交點。像片主距（f）：攝影機物鏡后節(jié)點到到像片主點的垂距。第十五頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期五二、非量測攝影機第十六頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期五第三章：攝影測量基礎知識

FoundamentalsofPhotogrammetry第十七頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期五中心投影有兩種狀態(tài)：1）投影平面和物點在投影中心的兩側，此時像片為負片。2）投影平面和物點在投影中心的同一側，此時像片為正片。3）無論像片處在正片還是負片，像點與物點之間的幾何關系不變。中心投影的正、負片負片正片第十八頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期五第十九頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期五一、攝影比例尺與攝影航高攝影比例尺的選擇：攝影比例尺?？刂茢z影計劃設計時的像片比例尺。比例尺的選取與成圖比例尺、攝影測量內(nèi)業(yè)成圖方法和成圖精度等因素有關。比例尺類別航攝比例尺成圖比例尺大比例尺1：2000~1：30001：5001：4000~1：60001：1000中比例尺1：15000~1：200001：100001：25000~1：35000小比例尺1：35000~1：550001：50000§3-1航空攝影第二十頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期五?像片比例尺。?航高：指攝影飛機在攝影瞬間相對于某一水準面的高度，從該水準面起算向上為正。航高分為相對航高和絕對航高。ffHH第二十一頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期五二、空中攝影過程：攝影類型：豎直航空攝影分為：面積航空攝影、條狀地帶航空攝影、獨立地塊航空攝影。第二十二頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期五三、攝影測量生產(chǎn)對攝影資料的基本要求1、影像的色調(diào)2、像片重疊3、像片傾角4、航線彎曲5、像片旋角第二十三頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期五1、影像的色調(diào)：（清晰，色調(diào)一致）第二十四頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期五2、像片重疊度?像片重疊度。攝影測量使用的航攝像片，要求沿航線飛行方向兩相鄰像片上對所攝地面有一定的重疊影像，這種重疊部分稱為航向重疊度(headingoverlap)。對于面積航空攝影而言，要求兩相鄰航帶之間也需要有一定的影像重疊，這種重疊部分稱為旁向重疊度(sideoverlap)。像片的重疊部分是立體觀察和像片連接所必須的條件。第二十五頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期五236723682369237023892388238724472448244924502467246624652464第二十六頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期五3、像片傾角垂直攝影：以測繪地形圖為目的的空中攝影多采用垂直攝影的方式。要求航攝機在曝光的瞬間物鏡主光軸垂直于地面。像片傾角要小于2°~3°第二十七頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期五§3-2中心投影的基本知識一、中心投影和正射投影

?投影：用一組假想的直線將物體向幾何面投射稱為投影。其投射線稱為投影射線，投影的幾何面稱為投影平面。?中心投影：當投影射線匯聚于一點時，稱為中心投影。投影射線的匯聚點S稱為投影中心。第二十八頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期五?正射投影：當諸投影射線都平行于某一固定方向時，稱為平行投影。平行投影中，當投影射線與投影平面成斜交時，成為斜投影。當投影射線與投影平面成正交時稱正射投影。?測量中地面與地形圖的投影關系為正射投影。第二十九頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期五地形圖的數(shù)學特征為：①地形圖上任意兩點間的距離與相應地面點的水平距離之比為一常數(shù)（成圖比例尺）。②由地形圖上任意一點引出的兩方向線之間的夾角，等于地面上對應的水平角。第三十頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期五§3-4攝影測量常用的坐標系統(tǒng)PS物方像方問題的提出：第三十一頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期五一、像方坐標系

1、像平面上的直角坐標系（o-xy）：是影像平面內(nèi)的直角坐標系，用以表示像點在像平面上的位置。主要有兩種表示方法：框標坐標系和像平面直角坐標系。像平面直角坐標系yxxyoPyxxyoP第三十二頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期五2、像空間(直角)坐標系（S-xyz）?像空間直角坐標系是隨著每張航攝像片攝影瞬間的空間方位而定的。所以，不同航攝像片的像空間直角坐標系方向是不統(tǒng)一的。Sxoxyyz第三十三頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期五3、像空間輔助坐標系（S-uvw）是一種過渡性的坐標系，w軸可以取鉛垂方向,而u軸通常與航向一致。Sxoxyyzuvw第三十四頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期五二、物方坐標系

1、地面測量坐標系（T–XtYtZt）地面測量坐標系是指國家統(tǒng)一的、國家測圖所用的G-K3°帶或6°帶投影的1980西安坐標系和1985國家高程基準黃海高程系。Sxoxyyzuvw第三十五頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期五2、地面攝影測量坐標系（D–XYZ）?攝影測量中，習慣用右手空間直角坐標系，而野外控制測量提供的控制點坐標是屬于左手系的地面測量坐標，由于攝影測量工作的需要，需要將地面控制點的左手系坐標轉化為右手系坐標，最后再將攝影測量成果轉化到地面測量坐標系，地面攝影測量坐標系就是攝影測量坐標與地面測量坐標互相轉換的過渡性坐標系。?地面攝影測量坐標系是一種過渡的符合右手規(guī)則的空間直角坐標系，原點通常選在地面某一控制點，Ztp軸為過該點的鉛垂線，向上為正，和地面測量坐標系的Zt

軸平行，Xtp軸與航線方向一致。第三十六頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期五地攝坐標系Sxoxyyzuvw原點為地面某一控制點，Z軸與地面測量坐標系的Zt軸平行，X軸與航線一致第三十七頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期五§3-5

航攝像片的內(nèi)、外方位元素(Interior&ExteriorOrientationElements)

(Internal&ExternalParameters)PS攝影瞬間像片、地面和攝站點之間的幾何關系第三十八頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期五Aa1a2S1S2不同攝站點S1，S2的像片、地面和攝站點之間的幾何關系第三十九頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期五多個攝站點的像片、地面和攝站點之間的幾何關系第四十頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期五PS一、內(nèi)方位元素（interiororientationelements）SO（x0，y0）Px0,y0,-f(在S-xyz中)確定攝影中心相對于影像位置關系的參數(shù)稱為影像的內(nèi)方位元素。利用內(nèi)方位元素可將像點在框標坐標系P–xy中的量測坐標轉換為像空坐標系中的坐標S–xyz。用于解析計算。第四十一頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期五?在恢復像片內(nèi)方位元素的基礎上，確定像片攝影瞬間在地面直角坐標系中空間位置和姿態(tài)的參數(shù)稱為外方位元素。一張像片有6個外方位元素。3個直線元素和3個角元素。二、外方位元素（exteriororientationelements）SO（x0，y0）Px0,y0,-fSO（x0，y0）Px0,y0,-fSO（x0，y0）Px0,y0,-f第四十二頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期五三個直線元素是指攝影機曝光時，物鏡S相對于地面選定的地面空間直角坐標系中的坐標值XS，YS，ZS，地面空間直角坐標系可以是左手系的地面直角坐標系，也可以是右手系的地面攝影測量坐標系。（如不特殊說明，一般是指地面攝影測量坐標系）外方位元素（三個直線元素）ZSSxoxyyzXYZXSYSN第四十三頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期五ZSSxoxyyzXSYSN?三個角元素是用來描述像片在攝影瞬間空間姿態(tài)的要素。理想姿態(tài)（主光軸鉛垂，水平）到實際攝影時的姿態(tài)（要旋轉三個角度）。第四十四頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期五?航向傾角（

）：主光軸SO在XZ平面上的投影SOX

與Z坐標軸的夾角。?旁向傾角（

）：投影方向SO與其在XZ平面上的投影SOX

的夾角。?像片旋角（）：Y坐標軸與SOXO組成的平面與像平面的交線和y軸的夾角。外方位元素（三個角元素）以Y軸為主軸ZSSxoxyyzuvwXSYSNOXDXYZ第四十五頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期五§3-6像點的空間直角坐標變換與中心投影構像方程一、像點空間坐標變換ZSSxoxyyzuvwXSYSNOXDXYZ第四十六頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期五第四十七頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期五三、中心投影構像方程示（共線方程）問題的提出：我們已經(jīng)知道了確定攝影模型所需要的參數(shù)。但是，要進行模型的解析運算，還要確定模型的數(shù)學解析關系式。為了研究像點與地面對應點的數(shù)學關系，必須建立中心投影的構像方程。ZSSxoxyyzuvwXSYSNOXDXYZ第四十八頁