工程光学课件摄影测量学第3讲双像立体测图图文

4、偏振光法
光线经过偏振器分解出来偏振光只在偏振平面上传 播，设此时的光强为I1，当通过第二个偏振器后光 强为I2，如果两个偏振器的夹角为α,则I2=I1cosα。
利用这一特性，在两张影像的投影光路中分别放置 偏振平面相互垂直的偏振器，得到波动方向相互垂 直的两组偏振光影像。观察者带上与偏振器相互垂 直的偏振眼镜，这样就能达到分像的目的，从而可 以观察到立体。
由图知， U 1 B X U 2 ,V 1 B Y V 2 ,W 1 B Z W 2
摄影测量中，正是根据这一原理，对同一地区，在 两个不同摄站拍摄两张像片，构成一个立体像对， 进行立体观察与量测。
为什么双眼能观察景物的远近呢？
当双眼凝视物点A时，两眼的视轴本能地交于该点 此时的交向角为γ。当观 察附近的B点时，交向角为
γ+dγ。
由于B点的交向角大于A点 ，所以A点较B点远。
人眼怎么观察出这两个交 向角的差异呢？
观察者带上左红右绿的眼 镜就可以达到分像的目的， 而观察到立体了。
3、光闸法
在投影的光线中安装光闸，两个光闸一个打开，一 个关闭相互交替。人眼带上与光闸同步的光闸眼镜， 这样就能一只眼睛只看一张影像了。
这是由于影像在人眼中能保持0.15秒的视觉停留， 只要同一只眼睛的再次打开的时间间隔小于0.15秒， 眼睛中的影像就不会消失。这样虽然这只眼睛没有 看到影像，但大脑中仍有影像停留，仍能观察到立 体。
根据这一原理，规定在摄影测量中，像片的航向重 叠要求达到60％以上，是为了获取同一景物在两 张航片上都有影像，以构成立体像对进行立体量测。
人造立体视觉必须符合自然界立体观察的四个条件 1、由两个不同摄站摄取同一景物的一个立体像对 2、一只眼睛只能观察像对中的一张像片。这一条 件称为分像条件。
3、两像片同名点的连线与眼基线近似平行。 4、像片间的距离与双眼间的交向角相适应。
A点在两眼中的构像为a和aˊ，B的构像为b和bˊ。 由于交向角的存在， 和a¼ ' b ' 不相aº b 等，其差
aºba¼'b'
称为生理视差，生理视差 通过神经传到大脑，通过 大脑综合，作出景物远近 的判断。因此，生理视差 是判断景物远近的根源。
二、人造立体视觉
自然界中，当双眼观察远近不同的A、B两点时， 由于交向角的差异，在人眼中产生了生理视差，产 生里立体视觉，能分辨物体远近。
两像空辅坐标相互平行， 两像点的像空辅坐标分为 (X1,Y1,Z1)和(X2,Y2,Z2)， 地面点A在两框标系中的
坐标分别为(U1,V1,W1)和(U2,V2,W2)。
由相似三角形可知
S1 A S1a1
U1 X1
V1 Y1
W1 Z1
N1
S2 A S2a2
U2 X2
V2 Y2
W2 Z2
N2
式中N1和N2为左右同名像 点的投影系数。
以上四个条件中，第一条在摄影中应得到满足。 第三、四条是人眼观察中生理方面的要求，在第三 条中，如果左右影像上下错开太大，则形不成立体， 不满足第四条则形不成交会角，这两条可通过放置 像片位置来达到要求。
而第二条在观察时要强迫两眼分别只看一张像片， 这与观察自然景物时人眼的交会本能相违背，其次 人造立体观察的是像平面，凝视条件不便，而交会 的是视模型，随模型的远近而不同，这也破坏了人 眼观察时的调焦与交会相统一的凝视本能。
因此要经过训练才能裸眼立体观察，即使如此，眼 睛容易疲劳，需要借助立体观察仪器来执行。
三、像对的立体观察
建立人造立体视觉时，都采用立体观察仪器来满足 立体观察的4个条件。
1、立体镜法
立体镜
反光立体镜
2、互补色法
混合在一起成为白色光的两种色光称为互补色光。 品红和蓝绿是两种常见的互补色。
如图在暗室中，用两投影 器分别对左右片进行投影。 在左投影器插入红色滤光 片，右投影器中插入绿色 滤光片。
要确定被摄物体点的空间位置，必须利用具有一定 重叠被摄物体的几何关系， 以数学计算方式来解求物体的三位坐标，称为双像 解析摄影测量。
第3章 双像立体测图
§3-1 人眼的立体视觉和立体观察
一、人眼的立体视觉
人眼单眼观察时，不能直接获取空间感视觉，而只 能凭简介因素来判断景物的远近。只有用双眼观察 时，才能感觉出景物有远近凸凹的视觉，称为立体 视觉。
《摄影测量学》章
双像立体测图
主要内容： 1、人眼的立体视觉和立体观察 2、立体像对空间前方交会 3、立体像对相对定向 4、单元模型的绝对定向 5、立体影像对光束法严密解
在摄影测量中，利用单幅影像是不能确定物体上的 空间位置的，在单张像片的内、外方位元素已知的 条件下，它也只能确定被摄物体点的摄影方向线。
从共线方程也可说明这一点。每个同名点分别按共 线方程列两2个方程，一对同名点可列4个方程， 从而解算地面坐标(X,Y,Z)3个未知数。
由立体像对左右影像额内、外方位元素和同名像点 的影像坐标确定该点物方空间坐标的方法称为立体 像对的空间前方交会。
一、利用点投影系数的空间前方交会
如右图，当恢复两张航片 的内、外方位元素后，同 名像点a1和a2的光线必然 交于地面点A。
如果在双眼前分别放置感光材 料P和Pˊ，则景物分别记录 在感光材料上。当移开实物 AB后，仍进行双眼观察，仍 能看到与实物一样的空间景物 A和B。
这就是人造立体视觉效应。
按照立体视觉原理，在一条基线的两端用摄影机获 取同一地物的一个立体像对，观察中就能重现物体 的空间景观，测绘物体的三维坐标。这是摄影测量 进行三维坐标量测的理论基础。
5、液晶闪闭法
它由红外发生器和液晶眼镜组成。使用时红外发生 器一端与显卡相连，图像显示软件按照一定的频率 交替显示左右影像，红外发生器同步发射红外线， 控制液晶眼镜的左右镜片交替地闪闭，达到分像的 目的，从而观察到立体。
第3章 双像立体测图
§3-2 立体像对空间前方交会
应用单像空间后方交会求得像片的外方位元素后， 欲由单张像片上的像点坐标来求取地面点的坐标， 仍然是不可能的。因为已知外方位元素，只能确定 地面点所在的空间方向。而使用像对上的同名点， 就能得到两条同名射线在空间的方向，两射线相交 必然是地面点的空间位置。