第4章 双像立体测图基础与立体测图

z2
w2 v2
y2
S2
B
u2
x2
特点：左像片位置 和姿态已知，移动和 转动右像片，便可以 确定两张像片的相对 方位。这种相对定向 元素系统被称为连续 像对相对定向系统。
S1
bw bv
u1
bu
y2 2
o2
y1 o1
2
2
x2
x1
2. 单独法相对定向元素
以基线坐标系为基础
1 , 1 , 2 , 2 , 2
w1 v1 S1 u1 y1 w2 v2
B
S2
u2 y2
x2
2 1 1
2
2
特点：在不改变两投影中心位置的情况下，通过 两张像片的旋转来确定相对方位，适用于单独像对的 作业，因此称为单独像对相对定向系统。
二、模型的绝对定向和绝对定向元素
确定相对定向所建立的几何模型的比例 尺和空间方位的元素。 共有七个参数。
模拟法立体测图 利用模拟测图仪，像片，人工寻找同名像点 解析法立体测图 利用解析测图仪测图，像片，人工寻找同名像 点。核心是计算机。 影像数字化立体测图 利用数字摄影测量系统。数字影像或数字化影 像，利用数字相关技术，自动寻找同名像点并量 测坐标。采用解析计算方法，建立数字立体模型。
4. 立体像对上的点、线、面
dY1 0
2 Y2 X 2Y2 Y2 d X 2 d dY dbv dbw d H H H H
X2、Y2为右投影点相对于右方主点的坐标。
（2）单独像对相对定向公式
单独像对相对定向的特点
公式
2 X 2Y2 Y2 XY d2 X 2 d 2 1 1 d1 X 1d1 Q dY2 dY1 d 2 H H H H
二、立体摄影测量的基本原理
二、立体摄影测量的基本原理
保持内方位 元素以及相 对方位元素 不变，其中 一个沿基线 移动，仍然 保持成对相 交，但比例 尺变了；或 者两投影 器 整体旋转， 也不影响相 似性。
三、双像立体测图概述
实质：重建摄区立体模型，在立体模型上进 行量测 1. 像对摄影过程的几何反转 分别恢复两像片的内、外方位元素 像对的相对定向和绝对定向
w1
v1 v
w
S1 1
u1
u
Z
Y
A
D
X
从数学角度看，实际上是两个三维空间直角坐 标变换，即将相对定向所建立起来的模型上的点的 坐标转换至地面摄影测量坐标系中。
X a1 a2 a3 U X S Y b b b V Y 1 2 3 S Z c1 c2 b3 W Z S
4.1 人眼的立体视觉原理 与立体量测
一、双眼观察的天然立体视觉
人眼的观察方式： 1.单眼观察 不能判断物体的远近 2.双眼观察 用双眼观察空间物体时，可以容易地判定 物体的远近，这种现象称为人眼的天然立体 视觉。
1833年，惠斯通（英） 证实，人眼分辨远近的本 质是由于生理视差的存在。
设远近不同的两点A、B在 人眼视网膜上产生的生理 视差为σ
二、人造立体视觉
借助空间物体的构像 信息而在视觉上感受 出空间物体的存在， 称为人造立体视觉。
人造立体视觉的过程： 空间景物在感光材料上构像，人眼观察构像的像 片而产生生理视差，重建空间景物立体视觉。
视模型：利用人造立体 视觉观察获得的景物立 体景像。 视模型随人眼位置 的不同而不同。
人造立体视觉必须符合的条件：
所有同名光线对对相交，即同名点的上下视差为 零时，则相对定向完成。
2.投影器的微小运动对承影面上投影点位的影响
投影器距承影面的高度为H。 假设像片近似水平，选取像片上的九个像点来考 察投影点位的变化规律。 点位分布如下：
像主点
（1）微动 bu 的影响
dbu S
S’ Y
X
总位移
X方向位移
Y方向位移
BA b1a1 b2 a2

BA 0 BA 0 0 BA
感觉B近A远 感觉B远A近 感觉A、B等远近
B A B A B A
交会角
br tg 2 2L
近似式

L
br

交会角变化与距离 变化及生理视差的关 系：
br d L2 L2 d br br f
同名光线(AS1,AS2)
同名像点(a1,a2) 摄影基线(S1S2) 核面（垂核面、主核面） 核线（垂核线、主核线） 核点（核点是谁的合点？）
P1 J
1
o1 a1
n1 B
n2
o2 a2
P
2
S1
S2 WA
A
J
2
5.双像立体摄影测量的原理及步骤。
B
S1 B S’2 S2
D
C
A
B
4.3 立体像对的相对定向元素与 模型的绝对定向元素
品红+绿
蓝+黄 光学混合
白
白
光学混合
左眼 右眼
同步闪闭法
由液晶眼镜和红外发生器组成，使用时红 外发生器的一端与通用的图形显示卡相连，图 像显示软件按照一定的频率交替显示左右图像， 红外发生器则同步地发射红外线，控制液晶眼 镜交替闪闭，从而达到左右眼睛各看一张像片 的目的。
偏振光法
在一对像片的投影光路中，放置一对偏振 平面相互垂直的偏振器，以两组横向光波波动 成相互垂直的偏振光，将影像投影在特制的承 影面上，观测者戴上偏振光眼镜，两镜片的偏 振平面也相互垂直，从而达到分像的目的。 在数字摄影测量系统中，在计算机屏幕上 安装偏振屏，当计算机屏幕上分别交替显示左、 右影像时，屏幕前的偏振光屏就会产生不同的 偏振方向，观测者戴上偏振光眼镜，就能获得 立体影像。
1.立体观察方法
用光学仪器或肉眼对一定重叠率的像对进行 观察，获得地物和地形的光学立体模型，称为 像片的立体观察，它的原理是根据人对物体的 双眼观察。 分像条件违背了人眼立体观察的本能，必须 采取一定的措施达到。
立体观察方法： 立体镜式：借助光学系统使得人眼分别观察其 中的一张像片 重叠影像式：将左右两像片影像投影在同一个 承影面上，然后通过一些措施使得两眼各看一 张像片
3. 相对定向与上下视差的关系式
同名点的上下视差为：
Q Y1 Y2
相对定向的目的
模拟测图仪上相对定向的 基本关系式
Y1 dY1 Y2 dY2 0
Q dY2 dY 1
（1）连续像对相对定向公式
连续像对相对定向的特点 公式 左投影器不动，只动右投影器，则
1. 两张像片必须是在两个不同摄站对同一景 物摄取的立体像对； 2. 每只眼睛只能观察像对中的一张像片，这一 条件称之为分像条件； 3. 两像片上相同景物（同名像点）的连线与眼 基线应大致平行； 4. 两像片的比例尺相近(差别<15%)
三、立体效应
左 右
1.正立体效应
2.反立体效应
左 右
或
右
左
四、立体观察与立体量测
X1、Y1为左投影点相对于左方主点的坐标，X2、 Y2为右投影点相对于右方主点的坐标。
4. 模拟测图仪上的相对定向
标 准 定 向 点 位
用五个相对定向螺旋消除五个定向点上的 上下视差，第6个点用于检核。
相对定向步骤： （连续法相对定向）
• • • • • • • 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 转动bv消除2点的上下视差； 转动bw消除4点的上下视差； 转动κ2消除1点的上下视差； 转动ψ2消除3点的上下视差； 用ω2在6点上作过度改正； 用bv消除2点的上下视差； 用bw 消除4点的上下视差。检查5点的上 下视差。
2. 立体量测
1）单测标量测法 用一个真实的测标量测
测标与地面点相切时，测 标的位置就代表空间点的 位置。
2）双测标量测法 是用两个刻有量 测标记的测标进 行量测。 测标的形状有多 种，如光点、T字 形、感叹号等。
4.2 立体像对与双像立体测图
一、立体像对（stereo pair)
1.定义
从不同摄站摄取的具有重叠影像的一对 像片。
航空摄影获取的立体像对
地面摄影获取的立体像对
是立体像对吗？为什么？
2.立体像对上的点、线、面
a1
摄影基线：摄取立体像对时，相邻摄站间的 连线 同名光线：同一地面点向不同摄站的投射光 线 同名像点：同一地面点在不同像片上的构像 核面：过摄影基线与地面点的平面 主核面：包含像主点的核面 垂核面：包含像底点的核面 核线：核面与像片平面的交线 核点：摄影基线与像片平面的交点
T形支架
多 倍 仪 上 的 投 影 器
方法：内定向—相对定向—绝对定向
模拟测图仪上的内定向是人工在测图 仪上安置有关数据，如安置摄影机主距， 并且使像片主点与测图仪像片盘主点重 合。
二、模拟法相对定向
1.基本思路 通过微动投影器的定向螺旋，消除承影面上同名点 的上下视差来完成相对定向。
有左右视差
1）立体镜观察法
桥式立体镜：简单但观察的范围小
反光立体镜
扩大眼基线，可对大像幅进行立体观察
2）双目镜观测光路的立体观察
用两条分开的观测光路将来自左右像片的 光线分别传送到观察者的左右眼睛中，每条观 测光路由物镜、目镜和其他光学装置组成。
3）叠映影像立体观察法
互补色法 光谱中两种颜色的光混合在一起会变成白 色，这两种光称为互补色光。
dL
2
提高双眼分辨使眼的生理视差的分辨力增大
min 0.002mm 当物体为平行线状时， min 0.001mm
当物体是点状的，