近景攝影測量的攝影技術(shù)

近景攝影測量的攝影技術(shù)§4.0概述攝影技術(shù)的主要內(nèi)容：攝影方式精度估算確定攝影參數(shù)立體像對的獲取方法動態(tài)目標(biāo)的同步攝影方法被測目標(biāo)的表面處理、照明人工標(biāo)志的設(shè)計(jì)與使用。。。第2頁,共85頁，2024年2月25日，星期天§4.1近景攝影測量的攝影方式主要有正直攝影、交向攝影，還有等偏攝影、等傾攝影。1、正直攝影攝影時(shí)兩攝影機(jī)主光軸相互平行且垂直于攝影基線的攝影方式第3頁,共85頁，2024年2月25日，星期天攝影基線方向可以是任意的。第4頁,共85頁，2024年2月25日，星期天2、交向攝影兩攝影機(jī)主光軸大體位于同一平面內(nèi)且不平行、不同時(shí)垂直于攝影基線的攝影方式。交向攝影適合于解析法及數(shù)字近景攝影測量，常采取100%重疊方式。第5頁,共85頁，2024年2月25日，星期天3、正直攝影與交向攝影正直攝影特點(diǎn)：影像對的“變形”由物體表面的“起伏”產(chǎn)生，比較符合于人眼觀察，因此尤其適合于模擬攝影測量。不可能100%重合。交向攝影特點(diǎn)：影像對的“變形”由物體表面的“起伏”和交向角共同產(chǎn)生，不太符合人眼觀察，適合于數(shù)字?jǐn)z影測量?？刹捎?00%重疊方式。第6頁,共85頁，2024年2月25日，星期天“航帶網(wǎng)或區(qū)域網(wǎng)”攝影第7頁,共85頁，2024年2月25日，星期天基于交向攝影的多攝站攝影特點(diǎn)：獲取被測目標(biāo)多張相互重疊的像片

目的：大幅度提高攝影測量精度與可靠性第8頁,共85頁，2024年2月25日，星期天等偏攝影

攝影基線兩端攝影機(jī)主光軸保持水平,相對于攝影基線的垂線偏轉(zhuǎn)同一角度的攝影,分為左偏攝影和右偏攝影.等傾攝影攝影基線兩端攝影機(jī)主光軸保持平行,且相對于水平面傾斜相同角度的攝影.等偏攝影與等傾攝影第9頁,共85頁，2024年2月25日，星期天§4.2正直攝影方式的精度估算式設(shè)正直攝影像對，以左攝影中心為原點(diǎn)，兩攝影中心的連線（攝影基線）作為X軸。設(shè)物方有一點(diǎn)A（X,Y,Z），在兩張像片上的對應(yīng)像點(diǎn)為a1,a2。第10頁,共85頁，2024年2月25日，星期天H：攝影距離(-Z)B：攝影基線f：攝影機(jī)主距mp：左右視差中誤差mx：x向像點(diǎn)坐標(biāo)中誤差my：y向像點(diǎn)坐標(biāo)中誤差a1、a2在各自像片坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為（x1,y1）、（x2,y2）。p：左右視差(p=x1-x2)第11頁,共85頁，2024年2月25日，星期天根據(jù)攝影測量學(xué)原理有：或第12頁,共85頁，2024年2月25日，星期天第13頁,共85頁，2024年2月25日，星期天1、以（x,y,p）為觀測值的估算式[即以（x1,y1,p）為觀測值，且不考慮B、f的量測誤差，相當(dāng)于立體觀測時(shí)的量測情況]第14頁,共85頁，2024年2月25日，星期天第15頁,共85頁，2024年2月25日，星期天第16頁,共85頁，2024年2月25日，星期天同樣推證有：第17頁,共85頁，2024年2月25日，星期天按誤差傳播律，有第18頁,共85頁，2024年2月25日，星期天令：稱為構(gòu)形系數(shù)，與交會圖形有關(guān)；為攝影比例尺分母；前頁三式可簡化為：BH第19頁,共85頁，2024年2月25日，星期天第20頁,共85頁，2024年2月25日，星期天分析：1）k1,mZ,即H或B3）mp,mZ2）k2,mZ,即H或ffHk1,mZ,即H或Bk2,mZ,即H或f

mp,mZ第21頁,共85頁，2024年2月25日，星期天2、以（x1,y1,x2,y2

）為觀測值的估算式[即相當(dāng)于單片量測時(shí)的情況，（x1,y1）,（x2,y2

）為同名像點(diǎn)在兩張像片上的坐標(biāo)]因?yàn)樽笥乙暡頿=x1-x2則dp=dx1-dx2有mp2=mx12+mx22=2mx2代入立體觀測估算式，有像點(diǎn)量測誤差在x、y方向相同第22頁,共85頁，2024年2月25日，星期天第23頁,共85頁，2024年2月25日，星期天幾點(diǎn)結(jié)論：為提高精度，應(yīng)盡可能拍攝攝影基線大的像對為提高精度，應(yīng)盡可能拍攝攝影比例尺大的像片，即盡可能減小攝影距離，選用主距大的攝影機(jī)為提高精度，應(yīng)盡可能提高像點(diǎn)坐標(biāo)的質(zhì)量，包括像點(diǎn)坐標(biāo)的量測質(zhì)量、剔除各類系統(tǒng)誤差的能力一般情況下，攝影方向的中誤差最大，常以mZ估算精度第24頁,共85頁，2024年2月25日，星期天§4.3景深與曝光時(shí)間的確定一、有關(guān)概念1、調(diào)焦距D：攝影中心與調(diào)焦最清晰點(diǎn)之間的距離。通俗的說即為攝影中心與被攝物體之間的距離,簡稱物距。第25頁,共85頁，2024年2月25日，星期天2、超焦距H給定光圈和模糊圈的大小，當(dāng)攝影機(jī)調(diào)焦到無窮遠(yuǎn)時(shí)，從攝影中心開始的某一距離到無窮遠(yuǎn)范圍內(nèi)的景物成像都是清晰的，這一距離稱為超焦距。此清晰點(diǎn)稱為無窮遠(yuǎn)起點(diǎn)。其中k為光圈號數(shù)，E為模糊圈直徑，F(xiàn)為攝影機(jī)焦距。鏡頭焦距長、超焦距大；鏡頭焦距短、越焦距小；光圈大、越焦距大；光圈小、越焦距小（超焦點(diǎn)距離、無窮遠(yuǎn)起點(diǎn)）F成像清晰H；第26頁,共85頁，2024年2月25日，星期天二、景深ΔD1、定義：給定光圈和模糊圈大小，被攝影空間能夠獲得清晰構(gòu)像的深度范圍，稱為景深.景深ΔD為沿光軸方向的后景距D2與前景距D1的差值,ΔD=D2-D1。超焦距H與景深ΔD成反比第27頁,共85頁，2024年2月25日，星期天2、前景距D1第28頁,共85頁，2024年2月25日，星期天3、后景距D24、景深ΔD此景深ΔD大小與調(diào)焦距D相應(yīng)。第29頁,共85頁，2024年2月25日，星期天5、舉例a、設(shè)物鏡焦距F=100mm，取光圈號數(shù)k=16，模糊圈直徑E=0.05mm，當(dāng)調(diào)焦距D=2m時(shí)，計(jì)算超焦距H、前景距D1、后景距D2及景深ΔD。第30頁,共85頁，2024年2月25日，星期天b、設(shè)物鏡焦距F=100mm，取光圈號數(shù)k=5.6，模糊圈直徑E=0.05mm，當(dāng)調(diào)焦距D=2m時(shí)，計(jì)算超焦距H、前景距D1、后景距D2及景深ΔD。第31頁,共85頁，2024年2月25日，星期天c、有P31攝影機(jī)，物鏡焦距F=100mm，取光圈號數(shù)k=22，模糊圈直徑E=0.05mm，若對25m遠(yuǎn)的目標(biāo)攝影時(shí)，計(jì)算超焦距H、前景距D1、后景距D2及景深ΔD。第32頁,共85頁，2024年2月25日，星期天三、曝光時(shí)間的確定1、方法：A、經(jīng)驗(yàn)法B、使用測光表C、試片法D、推算比較法2、推算比較法：用一架可以自動測光的普通相機(jī)推算近景攝影機(jī)的正確曝光時(shí)間。第33頁,共85頁，2024年2月25日，星期天已知用普通相機(jī)測光時(shí)，正確的曝光參數(shù)為相機(jī)上安置的感光度為s，光圈號數(shù)為k，測得的曝光時(shí)間為t（光圈優(yōu)先）；近景攝影機(jī)使用的底片感光度為S，安置光圈號數(shù)為K，則應(yīng)安置的正確曝光時(shí)間T為：其中感光度單位采用ISO制。第34頁,共85頁，2024年2月25日，星期天舉例a.如用一架普通135相機(jī)對某目標(biāo)進(jìn)行測光，安置的感光度為ISO100，光圈號數(shù)安置為8，此時(shí)測得的曝光時(shí)間為1/60秒。用P31攝影機(jī)對此目標(biāo)攝影，選用的感光材料的感光度為ISO400，安置的光圈號數(shù)為11，試確定其正確的曝光時(shí)間?；?/120秒（視相機(jī)決定）第35頁,共85頁，2024年2月25日，星期天b.如用一架普通135相機(jī)對某目標(biāo)進(jìn)行測光，安置的感光度為ISO100，光圈號數(shù)安置為8，此時(shí)測得的曝光時(shí)間為1/60秒。用P31攝影機(jī)對此目標(biāo)攝影，選用的感光材料的感光度為ISO12.5，安置的光圈號數(shù)為16，試確定其正確的曝光時(shí)間。第36頁,共85頁，2024年2月25日，星期天推算比較法也可通過逐步推算得出結(jié)果。推算原則是：a.光圈號數(shù)不變，感光度增大一倍，曝光時(shí)間減小一檔，感光度減小一倍，曝光時(shí)間增大一檔；b.感光度不變，光圈號數(shù)增大一檔，曝光時(shí)間增加一檔，光圈號數(shù)減小一檔，曝光時(shí)間減小一檔。注意：相鄰光圈號數(shù)間的關(guān)系為倍第37頁,共85頁，2024年2月25日，星期天普通感光度光圈號數(shù)曝光時(shí)間相機(jī)ISO10081/60秒近景攝感光度光圈號數(shù)曝光時(shí)間影機(jī)P31ISO40011？秒ISO2008ISO4008ISO400111/120秒1/240秒1/120秒第38頁,共85頁，2024年2月25日，星期天普通感光度光圈號數(shù)曝光時(shí)間相機(jī)ISO10081/60秒近景攝感光度光圈號數(shù)曝光時(shí)間影機(jī)P31ISO12.516？秒ISO508ISO258ISO12.581/30秒1/15秒1/8秒ISO12.5111/4秒ISO12.5161/2秒第39頁,共85頁，2024年2月25日，星期天已知用普通相機(jī)測光時(shí)，正確的曝光參數(shù)為相機(jī)上安置的感光度為s，曝光時(shí)間為t，測得的光圈號數(shù)為k（時(shí)間優(yōu)先）；近景攝影機(jī)使用的底片感光度為S，安置曝光時(shí)間為T，則應(yīng)安置的正確光圈號數(shù)K為：其中感光度單位采用ISO制。3.光圈號數(shù)的確定（快門優(yōu)先）第40頁,共85頁，2024年2月25日，星期天§4.4立體像對的獲取方法1、使用立體攝影機(jī)或立體攝影系統(tǒng)第41頁,共85頁，2024年2月25日，星期天2、使用兩臺單個(gè)攝影機(jī)第42頁,共85頁，2024年2月25日，星期天3、使用單個(gè)攝影機(jī)a、移動相機(jī)法第43頁,共85頁，2024年2月25日，星期天b、移動目標(biāo)法第44頁,共85頁，2024年2月25日，星期天c、旋轉(zhuǎn)目標(biāo)法第45頁,共85頁，2024年2月25日，星期天d、投影標(biāo)準(zhǔn)格網(wǎng)法第46頁,共85頁，2024年2月25日，星期天e、利用分光裝置法第47頁,共85頁，2024年2月25日，星期天§4.5動態(tài)目標(biāo)立體像對獲取方法對動態(tài)目標(biāo)拍攝立體像對，需要兩臺或以上的攝影機(jī)在同一時(shí)刻對此動態(tài)目標(biāo)進(jìn)行攝影，即同步攝影。

同步的標(biāo)準(zhǔn)是考察兩攝影機(jī)在拍攝的瞬間，由于曝光不在絕對的同一時(shí)刻，造成運(yùn)動目標(biāo)在影像上的位移是否可以容忍。第48頁,共85頁，2024年2月25日，星期天1、同步快門機(jī)械同步快門電子同步快門2、記時(shí)裝置3、頻閃照明4、立體攝影的同一物鏡法主動頻閃照明被動頻閃照明第49頁,共85頁，2024年2月25日，星期天§4.6被測物體的表面處理目的：是為了提高影像的識別能力，包括人工識別和自動識別。對近景攝影測量的大多數(shù)目標(biāo)，無需進(jìn)行表面處理。而對色調(diào)單一、缺乏紋理的目標(biāo)需進(jìn)行表面處理。第50頁,共85頁，2024年2月25日，星期天第51頁,共85頁，2024年2月25日，星期天第52頁,共85頁，2024年2月25日，星期天第53頁,共85頁，2024年2月25日，星期天色調(diào)單一、缺乏紋理的目標(biāo)舉例：汽車外殼、飛機(jī)外殼、石膏像、皮膚、房屋內(nèi)墻、金屬管道等。方法：1、利用投影設(shè)備將光柵、格網(wǎng)、及圖案、圖象投影到物體表面，形成人工紋理；投影紋理第54頁,共85頁，2024年2月25日，星期天人臉紋理第55頁,共85頁，2024年2月25日，星期天2、利用激光經(jīng)緯儀、激光筆，按一定規(guī)則將激光投射到被測目標(biāo)上，形成人工紋理；結(jié)構(gòu)光掃描實(shí)驗(yàn)室結(jié)構(gòu)光掃描汽車第56頁,共85頁，2024年2月25日，星期天第57頁,共85頁，2024年2月25日，星期天3、在被測目標(biāo)表面粘貼人工標(biāo)志，形成人工紋理；第58頁,共85頁，2024年2月25日，星期天第59頁,共85頁，2024年2月25日，星期天4、在被測目標(biāo)表面上繪制人工紋理；第60頁,共85頁，2024年2月25日，星期天§4.7照明原則1、使用自然光時(shí)，要照度均勻，避免出現(xiàn)反差過大的現(xiàn)象；2、使用人工光源時(shí)照明燈要布置適宜；3、有些情況下要注意局部照明，如黑暗情況下的控制點(diǎn)、標(biāo)準(zhǔn)尺照明；4、特殊光源的使用。第61頁,共85頁，2024年2月25日，星期天自然光照明巖土工程及地下工程引起的巖土體變形分析中礦體相似性材料模型變形測量模擬實(shí)驗(yàn)第62頁,共85頁，2024年2月25日，星期天第63頁,共85頁，2024年2月25日，星期天第64頁,共85頁，2024年2月25日，星期天閃光燈照明-效果好第65頁,共85頁，2024年2月25日，星期天閃光燈照明第66頁,共85頁，2024年2月25日，星期天閃光燈照明局部第67頁,共85頁，2024年2月25日，星期天第68頁,共85頁，2024年2月25日，星期天§4.8標(biāo)志近景攝影測量中大量使用人工標(biāo)志。標(biāo)志點(diǎn)既可以用作控制點(diǎn)，也可以用作待定點(diǎn)。第69頁,共85頁，2024年2月25日，星期天一、分類1、按用途分：a控制點(diǎn)b待定點(diǎn)c檢查點(diǎn)；2、按外形分：a平面型標(biāo)志b立體標(biāo)志；3、按質(zhì)地分：a紙質(zhì)b金屬c搪瓷…；4、按是否發(fā)光分：a主動發(fā)光標(biāo)志b被動發(fā)光標(biāo)志；5、按色彩分：a黑白標(biāo)志b彩色標(biāo)志。第70頁,共85頁，2024年2月25日，星期天第71頁,共85頁，2024