第四章 立體測圖.ppt

第四章雙像立體測圖基礎(chǔ)與立體測圖 雙像立體測圖 是指利用一個立體像對重建地面立體幾何模型 并對該模型進行量測 直接給出符合規(guī)定比例尺的地形圖 獲取地理基礎(chǔ)信息 使用一個立體像對構(gòu)建地面立體模型的方法稱為立體攝影測量 4 1人眼的立體視覺原理與立體量測 一 立體視覺原理人眼基本構(gòu)造 人用雙眼觀察景物可判斷其遠近 得到景物的立體效應(yīng) 這種現(xiàn)象稱為人眼的天然立體視覺 生理視差是產(chǎn)生天然立體感覺的根本原因 生理視差 ab a b 立體視覺原理 二人造立體視覺 1 人造立體視覺 人造立體視覺的產(chǎn)生 過程為 空間景物在感光材料上構(gòu)像 再用人眼觀察構(gòu)象的像片而產(chǎn)生生理視差 重建空間景物立體視覺 這樣的立體感覺稱為人造立體視覺 所看到的立體模型稱為視模型 攝影測量中規(guī)定的像片的重疊度在60 以上 是為了獲得同一地面景物在相鄰兩張像片上都有影像 組成像對 利用相鄰像片組成的像對 進行分像觀察 從而獲得所攝地面的立體模型 2 人造立體視覺的條件 1 兩張像片必須是在兩個不同位置對同一景物攝取的立體像對 2 每只眼睛只能觀察像對的一張像片 3 兩像片上相同景物的連線與眼睛基線應(yīng)大致平行 4 兩像片的比例尺相近 差別 15 否則用ZOOM系統(tǒng)進行調(diào)節(jié) 3 立體效應(yīng) 三立體觀察與立體量測 1 立體觀察的方法立體觀察時要求兩眼各看一張像片 這種現(xiàn)象稱為分像 這與我們平時觀看物體雙眼交會的本能相違背 因此必須采取必要的措施 借助于不同的儀器進行觀察 就有不同的方法 1 立體鏡觀察法橋式立體鏡在一個橋架上安置兩個相同的簡單透鏡 透鏡光軸平行 間距約為眼基距 高度等于透鏡的主距 適用于觀察小像幅的像片對 反光立體鏡適用于觀察大像幅的像片對 2 疊影影像立體觀察利用光線照射透明的左右像片 并使其影像疊映在同一個承影面上 然后通過某種方式使得觀察者左右眼分別只看到一張像片的影像 從而得到立體效應(yīng) 常用方法有紅綠互補法 光閘法 偏振光法以及液晶閃閉法 3 雙目鏡觀測光路的立體觀察用兩條分開的觀測光路將來自左右像片的光線分別傳送到觀測者的左右眼睛中 每條觀測光路由物鏡 目鏡和其他光學(xué)裝置組成 2 立體量測攝影測量中 不僅需要建立立體模型 還要對立體模型進行量測 一般用一個可以在立體表面游動的測標來進行量測 測標一般為點狀或線狀 目的是可以更準確地判斷測標是否切準立體模型表面 立體量測時 大多采用雙測標法 雙測標法是利用放入光路中的兩個單獨的實測標分別切準立體像對上的同名像點進行立體量測 立體觀察與立體量測 因此 在立體量測時 一定要使兩測標分別切準左右像片上的同名像點 另外 兩個測標必須能做平行于或垂直于眼基線方向上的相對移動 使測標與像對上任意一對像點重合 4 2立體像對與雙像立體測圖 一 立體像對的點 線 面 二雙像立體測圖概述 利用像對進行立體測圖 必須重建與實地相似且符合比例尺及空間方位的幾何模型 其重建立體模型的過程是 1 恢復(fù)像片的內(nèi)方位元素 也稱為內(nèi)定向 2 恢復(fù)像片的外方位元素 通常分為兩個步驟 1 恢復(fù)像對定向元素 2 恢復(fù)絕對定向元素 使用不同的儀器完成重建立體模型的過程 有不同的立體測圖方法 攝影測量雙像立體測圖方法主要有以下三種 1 模擬法立體測圖主要是用雙像投影模擬空中攝影過程 使用由投影器和其他機械裝置等構(gòu)成的專用儀器 用光學(xué)像片及人工雙眼尋找同名像點 通過投影器的機械裝置恢復(fù)內(nèi)方位元素后 利用投影器的運動來模擬相對定向 使同名光線對對相交 建立立體模型 然后 仍然借助于機械螺旋的運動來模擬絕對定向 恢復(fù)模型的空間位置及大小 特點 建立立體模型時 不用計算出相對定向元素和絕對定向元素 而完全是用機械運動來模擬 2 解析法立體測圖所采用的儀器為解析測圖儀 仍使用光學(xué)像片 由人的雙眼尋找同名像點 像片裝在像片盤上 按相應(yīng)的公式計算出像對的相對定向元素和絕對定向元素 并將這些元素存儲在計算機中 測圖時 軟件自動計算模型點對應(yīng)的同名像點坐標 自動推動像片盤和測標運動 是測標切準模型點 進而進行立體量測 特點 精度高 不受模擬法的某些限制 產(chǎn)品首先以數(shù)字形式存儲在計算機中 3 影像數(shù)字化立體測圖是目前正在發(fā)展的一種方法 所用的儀器稱為數(shù)字攝影測量系統(tǒng) 由數(shù)字化儀 計算機 輸出設(shè)備及攝影測量軟件等組成 利用數(shù)字相關(guān)技術(shù)代替人眼觀察 自動尋找同名像點并量測坐標 采用解析計算方法建立數(shù)字立體模型 由此建立數(shù)字高程模型 自動繪制等高線 制作正射影像圖 特點 整個過程除少量人機交互外 全部自動化 4 3相對定向元素與絕對定向元素 雙像立體測圖實質(zhì) 立體像對立體模型地形圖重建立體模型的過程 1 恢復(fù)像片對的內(nèi)方位元素相對定向 2 恢復(fù)像片對的外方位元素絕對定向要討論相對定向和絕對定向 首先要找出像片對的相對定向元素與絕對定向元素 重建 量測 4 3相對定向元素與絕對定向元素 一 立體像對的相對定向元素相對定向元素 描述兩張像片相對位置關(guān)系的元素 相對定向目的 建立與實地相似的立體模型 完成的標準 兩像片上同名像點的投影光線對對相交 相對定向元素是描述立體像對中兩張像片的相對位置和姿態(tài)關(guān)系的元素 因此 可以利用兩張像片各自選定的同一個像空間輔助坐標系來討論相對定向元素 一般確定兩像片相對定向元素有兩種方法 一是將攝影基線固定水平 稱為獨立像對相對定向系統(tǒng) 其二是將左像片置平或?qū)⑵湮恢霉潭ú蛔?稱 4 3相對定向元素與絕對定向元素 為連續(xù)像對相對定向系統(tǒng) 這兩種系統(tǒng)選取了不同的像空間輔助坐標系 因此有不同的相對定向元素 1 連續(xù)像對的相對定向元素連續(xù)像對相對定向是將左片置平 以左像片的像空間坐標系作為本像對的像空間輔助坐標系 這樣的像對為連續(xù)像對 如下圖所示 S1 X1Y1Z1為本像對的像空間輔助坐標系 此時 左右像片的相對方位元素為 左像片 右像片 4 3相對定向元素與絕對定向元素 由于bx只影響相對定向后建立的模型大小 而不影響模型的建立 因此 相對定向需要解求的元素只有5個 即稱為連續(xù)像對相對定向元素 4 3相對定向元素與絕對定向元素 2單獨像對相對定向元素將攝影基線置水平 像空間輔助坐標系選取左攝影中心S1為原點 攝影基線B為X軸 垂直于左核面的軸為y軸 構(gòu)成右手直角坐標系S1 X1Y1Z1 這樣的像對為單獨像對 如下圖所示 此時 左 右像片的相對方位元素為 左像片 右像片 由于只影響相對定向后建立的模型大小 而不影響模型的建立 因此 相對定向需要解求的元素只有5個 即稱為單獨像對相對定向元素 4 3相對定向元素與絕對定向元素 4 3相對定向元素與絕對定向元素 二 模型的絕對定向元素絕對定向元素 確定相對定向所建立的模型的比例尺和空間方位的元素 相對定向后 所建立的模型是在選定的像空間輔助坐標系中 且模型的比例尺也是未知的 要把模型納入地面攝影測量坐標系中 需要借助于已知的地面控制點來進行兩個坐標系的轉(zhuǎn)換 這種坐標變換在數(shù)學(xué)上是一個不同原點的空間相似變換 其公示