工程攝影測量學(xué)第講航攝像片的投影關(guān)系與內(nèi)外方位

1工程攝影丈量學(xué)EngineeringPhotogrammetry第二講航攝像片的投影關(guān)系與內(nèi)外方位元素CentralProjectionandElementsoforientation東北大學(xué)測繪遙感與數(shù)字礦山研討所2航空攝影的飛行質(zhì)量的要求復(fù)習(xí)航攝比例尺與航高航片的重疊度像片的傾斜角航線彎曲度航片旋偏角小于5%航向60％，旁向30％<3度<3％<6度3問題的引出攝影丈量是經(jīng)過量測像片來獲得地面目的的幾何信息，這就要研討像片和地面之間的幾何投影關(guān)系。Aa4問題的引出為什么相交？航空影像具有什么幾何特點？5投影定義、中心投影與平行投影中心投影的主要特征〔重點〕透視變換定義透視變換中的特別點、線、面主垂面內(nèi)的幾何關(guān)系(重點)內(nèi)容安排五種常用的坐標(biāo)系統(tǒng)第二講航攝像片的投影關(guān)系與方位元素CentralProjectionandElementsoforientation[一]航攝像片的投影關(guān)系及其特征[二]透視變換及其特別點、線、面[三]常用的坐標(biāo)系統(tǒng)(重點)[四]像片的方位元素(重點)像片的內(nèi)方位元素像片的外方位元素6[一]航攝像片的投影關(guān)系及其特征1、投影[Projection]一個空間點按一定方式在一個平面上的構(gòu)像，叫做該空間點的投影。物點、像點、投射線、像面〔承影面〕物點投射線像面像點CentralProjectionandElementsoforientation第二講航攝像片的投影關(guān)系與方位元素72、平行投影與中心投影[CentralProjection&ParallelProjection]投射線相互平行的投影，叫做平行投影。正射投影〔垂直投影〕[一]航攝像片的投影關(guān)系及其特征CentralProjectionandElementsoforientation第二講航攝像片的投影關(guān)系與方位元素8CentralProjectionandElementsoforientationABCD地形圖a0b0c0d0地形圖在部分范圍內(nèi)是地面的正射投影！航攝像片？？2、平行投影與中心投影[一]航攝像片的投影關(guān)系及其特征地形圖是地面的什么投影？第二講航攝像片的投影關(guān)系與方位元素9CentralProjectionandElementsoforientation第二講航攝像片的投影關(guān)系與方位元素10S投影中心CenterofProjection(COP).－攝站一切投射線或其延伸線都經(jīng)過一個固定點的投影，叫做中心投影(CentralProjection)。陰位：投影中心位于物和像之間。陽位：投影中心位于物和像同側(cè)。SS2、中心投影與平行投影[CentralProjection&ParallelProjection]CentralProjectionandElementsoforientation第二講航攝像片的投影關(guān)系與方位元素112、中心投影與平行投影[CentralProjection&ParallelProjection]SffABbab'a'陽位與陰位之間的關(guān)系及轉(zhuǎn)換主距Principaldistance第二講航攝像片的投影關(guān)系與方位元素CentralProjectionandElementsoforientation122、中心投影與平行投影[CentralProjection&ParallelProjection]航攝儀焦距(FocusLength)：物鏡節(jié)點到焦點的間隔像片主距〔Principaldistance〕：物鏡節(jié)點到像平面的間隔關(guān)系？S焦距f焦點F主光軸像平面主距d物距Da像點物點ACentralProjectionandElementsoforientation第二講航攝像片的投影關(guān)系與方位元素133、航片是地面的中心投影如何將中心投影的航攝像片轉(zhuǎn)化為垂直投影的地形圖，就成為了航空攝影丈量學(xué)的主要義務(wù)之一。4、中心投影的主要特征點的中心投影是____________。線段的中心投影是____________。相交線段的中心投影是____________?？臻g一組不與承影面平行的平行直線的中心投影是____________。平面曲線的中心投影是____________?？臻g曲線的中心投影是____________。第二講航攝像片的投影關(guān)系與方位元素CentralProjectionandElementsoforientation14點的中心投影4、中心投影的主要特征ASaB第二講航攝像片的投影關(guān)系與方位元素CentralProjectionandElementsoforientation15線段的中心投影4、中心投影的主要特征ASaCcDB(d)E第二講航攝像片的投影關(guān)系與方位元素CentralProjectionandElementsoforientation16相交線段的中心投影ABKSab4、中心投影的主要特征ABDCsbdac第二講航攝像片的投影關(guān)系與方位元素CentralProjectionandElementsoforientation17空間一組不與承影面平行的平行直線的中心投影。4、中心投影的主要特征siii線束的頂點是由過投影中心并與空間平行直線相平行的投射線與承影面的交點，稱為合點。合點：空間一組不與承影面平行的直線無窮遠(yuǎn)點處的中心投影。第二講航攝像片的投影關(guān)系與方位元素CentralProjectionandElementsoforientation18為什么相交？第二講航攝像片的投影關(guān)系與方位元素CentralProjectionandElementsoforientation19ABS平面曲線的中心投影4、中心投影的主要特征ab第二講航攝像片的投影關(guān)系與方位元素CentralProjectionandElementsoforientation20空間曲線的中心投影4、中心投影的主要特征SABCabc第二講航攝像片的投影關(guān)系與方位元素CentralProjectionandElementsoforientation21點的中心投影普通是點〔特例〕。線段的中心投影普通是線段〔特例〕。相交線段的中心投影普通是相交線段?！蔡乩晨臻g一組不與承影面平行的平行直線，其中心投影為一平面線束。平面曲線的中心投影普通是平面曲線?！蔡乩晨臻g曲線的中心投影是平面曲線。4、中心投影的主要特征第二講航攝像片的投影關(guān)系與方位元素CentralProjectionandElementsoforientation22[二]透視變換及其特別點、線、面1、透視變換定義〔DefinitionofthePerspectiveTransform〕兩個平面之間的中心投影變換，稱為透視變換。在透視變換的情況下，投影中心稱為透視中心。TSP第二講航攝像片的投影關(guān)系與方位元素CentralProjectionandElementsoforientation232、透視變換中的特別點、線、面〔EspecialPoints、Lines、Planes〕根本要素〔S、P、T〕主垂面〔W〕特殊面〔3〕：真程度面〔G〕遁面〔R〕[二]透視變換及其特別點、線、面TPWSGR第二講航攝像片的投影關(guān)系與方位元素CentralProjectionandElementsoforientation24T特殊線〔8〕：透視軸〔tt〕根本方向線〔KV〕主縱線〔iV〕滅線〔kk〕真程度線〔gg〕主垂線(SN)2、透視變換中的特別點、線、面〔EspecialPoints、Lines、Planes〕ttVNPWiggGRKkkS第二講航攝像片的投影關(guān)系與方位元素CentralProjectionandElementsoforientation25特殊點〔9〕：像主點〔o〕地主點〔O〕像底點〔n〕地底點〔N〕主滅點〔K〕主跡點〔V〕主合點〔i〕像等角點〔c〕地等角點〔C〕TttNPWiggGRKkkSoOhohocChchcnV主橫線(hoho)等比線(hchc)2、透視變換中的特別點、線、面〔EspecialPoints、Lines、Planes〕SO：主光軸第二講航攝像片的投影關(guān)系與方位元素CentralProjectionandElementsoforientation26SA0aa0αAnN底點特性:鉛垂線在像平面上的構(gòu)像位于以像底點n為輻射中心的相應(yīng)輻射線上.2、透視變換中的特別點、線、面〔EspecialPoints、Lines、Planes〕底點特性第二講航攝像片的投影關(guān)系與方位元素CentralProjectionandElementsoforientation27第二講航攝像片的投影關(guān)系與方位元素CentralProjectionandElementsoforientation底點特性:鉛垂線在像平面上的構(gòu)像位于以像底點n為輻射中心的相應(yīng)輻射線上.SA0aa0αAnN28iS=KV=ic=f/siniV=SK=KC=??Vc=VC=iV-iS=??io=oc=on=cn=KN=??NC=??NO=??CO=??nNcCKVoOSi3、主垂面內(nèi)的幾何關(guān)系〔GeometryOfPrincipalVerticalPlane〕透視平行四邊形〔iSKV〕透視指數(shù)第二講航攝像片的投影關(guān)系與方位元素CentralProjectionandElementsoforientationPage24Hα29？第二講航攝像片的投影關(guān)系與方位元素CentralProjectionandElementsoforientation數(shù)學(xué)分析方法第一步：數(shù)學(xué)描畫，建立坐標(biāo)系第二步：建立關(guān)系方程AaoSf航攝像片是地面的中心投影。如何建立像點與地面點之間的關(guān)系？30飛行方向1、框標(biāo)坐標(biāo)系(o'-x'y')[三]常用的坐標(biāo)系統(tǒng)o'x'y'如何表示像點量測坐標(biāo)？JIAo'x'y'2、掃描坐標(biāo)系(A－IJ)用于表示掃描后數(shù)字影像的量測象素坐標(biāo)第二講航攝像片的投影關(guān)系與方位元素CentralProjectionandElementsoforientation31飛行方向1、框標(biāo)坐標(biāo)系(o'-x'y')[三]常用的坐標(biāo)系統(tǒng)o'x'y'大地坐標(biāo)系是指高斯平面坐標(biāo)和高程所組成的左手空間系；描畫地面點的空間位置；攝影丈量的成果最終轉(zhuǎn)化到該坐標(biāo)系中。3、大地坐標(biāo)系用于表示像點量測坐標(biāo)。第二講航攝像片的投影關(guān)系與方位元素CentralProjectionandElementsoforientation32[三]常用的坐標(biāo)系統(tǒng)SO：主光軸第二講航攝像片的投影關(guān)系與方位元素CentralProjectionandElementsoforientation33SoAa像平面坐標(biāo)系o-xy表示像點在像平面內(nèi)位置的平面直角坐標(biāo)系。xyxy[三]常用的坐標(biāo)系原點、軸向、作用o'x'y'yxoayx2D3D？第二講航攝像片的投影關(guān)系與方位元素CentralProjectionandElementsoforientation34SoAaxyxySyxyxa-fyxz像空間坐標(biāo)系s-xyz表示像點在像方空間位置的空間直角坐標(biāo)系。xyz原點、軸向、作用[三]常用的坐標(biāo)系(x,y,-f)(x,y,-f)O右手系？？左手系第二講航攝像片的投影關(guān)系與方位元素CentralProjectionandElementsoforientation35攝影丈量坐標(biāo)系S-XYZ原點、軸向、作用像空間和物空間過渡性的坐標(biāo)系；用于表示模型空間各點的位置，也可表示像點的空間位置。X軸大體上與航線方向或者反方向一致，Y、Z軸分別接近程度和鉛垂。右手系SoAaxyxyxyzXZYXZYXZYXZYM[三]常用的坐標(biāo)系第二講航攝像片的投影關(guān)系與方位元素CentralProjectionandElementsoforientation36原點、軸向、作用SoAaxyxyxyz地面輔助坐標(biāo)系過渡性的地面坐標(biāo)系統(tǒng)。Z軸鉛垂的攝影丈量坐標(biāo)系為地面輔助坐標(biāo)系。攝影丈量成果都在地面輔助坐標(biāo)系中表示。簡稱地輔系。[三]常用的坐標(biāo)系第二講航攝像片的投影關(guān)系與方位元素CentralProjectionandElementsoforientation371、常用的坐標(biāo)系統(tǒng)(CoordinateSystem)像空間坐標(biāo)系攝影丈量坐標(biāo)系地面輔助坐標(biāo)系大地坐標(biāo)系像平面坐標(biāo)系[三]常用的坐標(biāo)系統(tǒng)PhotocoordinatesystemImagespacecoordinatesystemPhotogrammetriccoordinatessystemGeodeticcoordinatesystemObjectspacecoordinatesystem掃描坐標(biāo)系Scancoordinatesystem第二講航攝像片的投影關(guān)系與方位元素CentralProjectionandElementsoforientation38框標(biāo)坐標(biāo)系像空間坐標(biāo)系地面輔助坐標(biāo)系大地坐標(biāo)系像點地面點攝影丈量SoAaxyxyxyz關(guān)系？關(guān)系？知第二講航攝像片的投影關(guān)系與方位元素CentralProjectionandElementsoforientation39框標(biāo)坐標(biāo)系像空間坐標(biāo)系地面輔助坐標(biāo)系大地坐標(biāo)系像點地面點攝影丈量關(guān)系?內(nèi)方位元素外方位元素關(guān)系?[四]像片的方位元素[Elementoforientation]關(guān)系知？？第二講航攝像片的投影關(guān)系與方位元素CentralProjectionandElementsoforientation40[四]像片的方位元素[Elementoforientation]內(nèi)方位元素投影中心對航攝像片的相對位置叫做像片的內(nèi)方位；確定內(nèi)方位的獨立參數(shù)叫做內(nèi)方位元素。確定投影中心對像片的相對位置的參數(shù)；?內(nèi)方位元素普通是知的留意?x0，y0都為小值框標(biāo)坐標(biāo)系像空間坐標(biāo)系內(nèi)方位元素xyz第二講航攝像片的投影關(guān)系與方位元素CentralProjectionandElementsoforientation41[四]像片的方位元素[Elementoforientation]內(nèi)方位元素框標(biāo)坐標(biāo)系、像平面坐標(biāo)系、像空系之間的關(guān)系xyza在框標(biāo)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為a在像空系中的坐標(biāo)為第二講航攝像片的投影關(guān)系與方位元素CentralProjectionandElementsoforientation42[四]像片的方位元素[Elementoforientation]內(nèi)方位元素每條攝影光線在像空系中有一個確定的方向。作用：1、像點的框標(biāo)坐標(biāo)系向像空系的改化；2、確定攝影光束的外形；SxyoaAzxy第二講航攝像片的投影關(guān)系與方位元素CentralProjectionandElementsoforientation43框標(biāo)坐標(biāo)系像空間坐標(biāo)系地面輔助坐標(biāo)系大地坐標(biāo)系像點地面點攝影丈量關(guān)系?內(nèi)方位元素外方位元素關(guān)系?[四]像片的方位元素[Elementoforientation]關(guān)系知？？第二講航攝像片的投影關(guān)系與方位元素CentralProjectionandElementsoforientation44SoAaxyxyxyz外方位元素像空間坐標(biāo)系地面輔助坐標(biāo)系外方位元素關(guān)系?確定攝影時像空系在地輔系中位置和方向的元素叫做航攝像片的外方位元素。第二講航攝像片的投影關(guān)系與方位元素CentralProjectionandElementsoforientation45[四]像片的方位元素[Elementoforientation]外方位元素外方位線元素:確定像空系的原點S在地輔系中的坐標(biāo)；外方位角元素:確定像空系三軸在地輔系中的方向。確定像空系在地輔系中位置和方向所需求的元素。線元素角元素第二講航攝像片的投影關(guān)系與方位元素CentralProjectionandElementsoforientation46[四]像片的方位元素[Elementoforientation]SoAaxyxyxyz確定像空系的原點S在地輔系中的坐標(biāo)；外方位線元素第二講航攝像片的投影關(guān)系與方位元素CentralProjectionandElementsoforientation47ZYX確定像空系三軸在地輔系中的方向。Soxyxyz1)2)3)系統(tǒng)系統(tǒng)系統(tǒng)[四]像片的方位元素[Elementoforientation]外方位角元素第二講航攝像片的投影關(guān)系與方位元素CentralProjectionandElementsoforientation481)系統(tǒng)偏角。z軸在XZ坐標(biāo)面上的投影與Z軸的夾角。傾角。z軸與XZ坐標(biāo)面之間的夾角。旋角。Y軸在xy坐標(biāo)面上的投影與y軸的夾角。確定x，y軸在本身平面內(nèi)的方向確定z軸的方向作用逆時針方向為正第二講航攝像片的投影關(guān)系與方位元素CentralProjectionandElementsoforientation49oxyyxzSYXZo1)系統(tǒng)偏角。z軸在XZ坐標(biāo)面上的投影與Z軸的夾角。x

OMN傾角。z軸與XZ坐標(biāo)面之間的夾角。旋角。Y軸在xy坐標(biāo)面上的投影與y軸的夾角。h確定x，y軸在本身平面內(nèi)的方向確定z軸的方向作用逆時針方向為正第二講航攝像片的投影關(guān)系與方位元素CentralProjectionandElementsoforientation50S-X'Y'Z'S-XYZ第一次旋轉(zhuǎn)xXYXYZS1)系統(tǒng)繞Y軸Y'X'Z'X'Y'第二講航攝像片的投影關(guān)系與方位元素CentralProjectionandElementsoforientation511)系統(tǒng)S-XYZ第二次旋轉(zhuǎn)繞X'軸

xy’X'X'Y'Z'SZ''S-X'Y'Z'X''Y''X''Y''o第二講航攝像片的投影關(guān)系與方位元素CentralProjectionandElementsoforientation521)系統(tǒng)繞Z軸S-xyz第三次旋轉(zhuǎn)

ZX''YSxyyxzS-XYZYX''oz第二講航攝像片的投影關(guān)系與方位元素CentralProjectionandElementsoforientation53S-XYZS-xyzY-X-Z1)系統(tǒng)地輔系像空系xOoyyxzSYXZox

MNh以Y為主軸的外方位角元素第二講航攝像片的投影關(guān)系與方位元素CentralProjectionandElementsoforientation542〕系統(tǒng)xyyxzSYXZoy'傾角。z軸在YZ面上的投影與Z軸的夾角。偏角。z軸與YZ面之間的夾角。NOME旋角。X軸在xy坐標(biāo)面上的投影與x軸的夾角。φh逆時針方向為正第二講航攝像片的投影關(guān)系與方位元素CentralProjectionandElementsoforientation552〕系統(tǒng)S-XYZX-Y-ZS-xyzxyyxzSYX