第四章 双向立体测图基础与立体测图

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第4章 双像立体测图原理与立体测图

第4章 双像立体测图原理与立体测图

o a
1
1
n
1
B
W
A
n
2 2
o a 2 S
2
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2
J
2
S1
A
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1 1
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1
1
n
1
B
n
2 2
o a 2P2S来自2J2
S1
W
A
A
通过像底点的核面,称为垂核面。因为左右像片的底点与摄影 基线B位于同一铅垂面内,所以一个像对只有一个垂核面。垂
核面与像片面的交线称为垂核线。
§4-2立体像对与立体测图原理
B
的。
②两眼各看一张像片,即必须分像。 ③必须使同名像点的连线与眼基线平 行,以保证两视线 内。 在同一个视平面
P1 OL BL C L AL a1 c 1
C
b1 c2
a2 OR
b2 P2
④比例尺基本一致(比例尺的差异小
于比例尺的16%)
BR
CR AR
§4-1双像立体测图原理与立体测图
三、立体观察与立体量测 直接对像对进行目视观察时,立体观察条件中, 最难满足的是? 1.立体观察方法
ZT
A
YT
OT
XT
从方程个数 来讲,必须 要至少3个 方程。
复 习 Review
z S
y
x
y
a o
x
ZT
A
YT
从方程个数 来讲,有4 个方程,可 以解算
OT
XT
§4-2立体像对与立体测图原理
航向重叠60%
§4-2立体像对与立体测图原理
1、立体像对的定义(Stereo Pair)
由不同摄站获取的,具有一定影像重叠的两张像片。

第四章 双像立体测图基础与立体测图

第四章 双像立体测图基础与立体测图

我们知道,一个像对的两张像片有十二个外方位元素, 相对定向求得五个元素后,要恢复像对的绝对位置,还 要解求七个绝对定向元素,包括模型的旋转、平移和缩 放。它需要地面控制点来解求,这种坐标变换,在数学 上为一个不同原点的三维空问相似变换,其公式为:
X tp Y tp Z tp a1 = λ b1 c1 a2 b2 c2 a3 X P ∆X b3 Y P + ∆ Y c3 Z P ∆ Z , (a )
1 连续像对相对定向元素 连续像对相对定向是以左方像片为基准,求出右方像 片相对于左方像片的相对方位元素、选定像空间辅助 坐标系S1—X1Y1 Z1使得左像片在S1—X1Y1 Z1中的 相对方位元素均为已知值。为简便讨论,以左像片的 像空间坐标系作为像空间辅助坐标系.如下图。此时, 左、右像片的相对方位元素为: 左像片: X = 0 , Y = 0 , Z = 0 , ϕ = 0 , ω = 0 , k = 0 右像片: X = b , Y = b , Z = b , ϕ , ω , k 由于 b 只影响相对定向后建立的模型大小,而不影 响模型的建立,因此,相对定向需要解求的元素只有 5个,即 b , b , ϕ , ω , k 称为连续像对相对定向元素。
第二节 立体像对与双像立体测图
一 双像解析摄影测量的概念 摄影测量的最终目的是在已知像片上像点坐标的前提 下,推导出像点所对应实际地物点的坐标。 那么,利用单张像片的像点坐标能不能推导出实际地 物点的坐标? 看中心投影的构像条件方程:
即使已知了单张像片的内外所有方位元素,也仍然无 法确定地物点的空间坐标,因为只有两个方程却需要 解三个未知数。
1 根据像片的放置方式可以产生三种立体效应分别是 正立体、反立体和零立体效应。 2 像片的立体观察需要借助于专门的仪器。 有两种:立体镜观测,叠映影像的立体观察:液晶闪 闭法 3 像对的立体量测 像对的立体量测量测的是像点在像平面坐标系中的 坐标,实际上就是内方位元素。早期量测像点坐标 有专门仪器叫做立体坐标量测仪。量测的成果有的 是左右像点各自的坐标值,有的是左像点的坐标值, 和同名像点的左右视差p和上下视差q。

第四章 双像立体测图基础与立体测图

第四章 双像立体测图基础与立体测图

§4-1
人眼的立体视觉原理与立体量测
2.立体量测 立体量测一般是用一个可以在立体表面游动的 测标来进行量测,大多采用双测标法。双测标法 是利用放入光路中的两个单独的实体测标分别切 准立体像对上个的同名像点进行立体量测。
§4-2
立体像对与双像立体测图
航向重叠60%
§4-2
立体像对与双像立体测图
一、立体像对的点、线、面 1、立体像对的定义(Stereo Pair) 由不同摄站获取的,具有一定影像重叠的两 张像片。
§4-1
人眼的立体视觉原理与立体量测
立体镜观察法设备
袖珍立体镜
反光立体镜
§4-1
人眼的立体视觉原理与立体量测
互补色法立体观察设备
§4-1
人眼的立体视觉原理与立体量测
同步闪闭法立体观察设备
§4-1
人眼的立体视觉原理与立体量测
偏振光法立体观察设备
§4-1
人眼的立体视觉原理与立体量测
在数字摄影测量工作站中,需要在计算机屏 幕前安装偏振光屏,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,观测者只要戴一副偏振光眼镜,就 能获得立体影像。 目前,在数字摄影测量工作站中,常用的是 同步闪闭法及偏振光法。
S1
b
S2
U 12
1
y1
o1
2
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W2
y2
2
1 x1 W1
2
x2
§4-3
模型的绝对定向元素
外方位元素
立体像对
实际地面
相对方位元素
绝对方位元素 几何模型
5个
bv、bw 2 , 2 , 2
1、1、 2、 2、2

第04章 双像立体测图基础与立体测图

第04章 双像立体测图基础与立体测图

人造立体视觉
立体观察与立体量测
直接对像对进行目视观察时,立体观察条件中,最 难满足的是? 分像
①立体镜观察法 ②叠影影像的立体观察 ③双面镜观测光路的立体观察
立体观察与立体量测
桥式立体镜 在一个桥架上安装两个相同 的简单透镜 透镜光轴平行,间距约为眼 基距,高度等于透镜焦距
立体观察与立体量测
《数字摄影测量》
第四章 双像立体测图基础 与立体测图
湖南科技大学
建筑学院 测绘工程系
问题的引出
S
f a
o
ZT YT
X
M
一般情况,利用单 幅影像不能确定物 方点的空间位置, 只能确定物方点所 在的空间方向
A
Z Y
XT
问题的引出
zy
S
x
y
a
o
x
ZT YT
MaBiblioteka AAXTz y
S
x
y
o x
要获取物方点 的空间位置, 一般须利用两 幅相互重叠的
a2 y c2 y
a3 f c3 f
Y
Ys
(Z
Zs)
b1x
b2 y
b3
f
c1x c2 y c3 f
立体像对的基本概念
同名像点寻找问题? 人工方法:人工立体观测(如何提高效率) 自动方法:数字影像匹配-数字摄影测量核心问题
双像立体测图概述
zy
X
Xs
(Z
Zs)
a1x a2 y c1x c2 y
清晰视角: 左右 1.50
人眼视轴活动范围: 左右 ±450 上下 +300 ,-500
利用单眼观察去决定 物体的远近是比较困 难的。

第四章立体观察和立体量测4精品PPT课件

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二、单测标量测法
单测标法是用一个真实测标去量测立体模 型,如图
像点坐标量测仪器
用解析方法处理摄影的像片时,都要首 先量测出像点的坐标x,y。量测这些数据的 专用一起,称为立体坐标量测仪。
蔡司(耶 拿)
Stecomet er C型立 体坐标量
测仪
蔡司(上科恩)PSK型立体坐标量测仪
HCZ-1型立体坐标量测仪
这种立体视觉,称为零立体效应。
四、立体观察与立体量测
建立人造立体视觉时,要求观察立体 像对的双眼分别只能观察其中的一张像 片,俗称分像。
观察时,一种是直接观察两张像片, 构成立体视觉,是借用立体镜来达到分 像。另一种是通过光学投影,将两张像 片的影像重叠投影在一起,称为分像法 的立体观察。
1、用立体镜观察立体
三、立体效应的转换
满足条件的基础上,两张像片有三种不同放 置方式,因而产生了三种立体效应:正立 体、反立体和零立体效应。
1、正立体效应
如图(a),把左方 摄影站摄得的像片P1放 在左方,用左眼观察; 右摄影站摄得的像片P2 放在右方,用右眼观 察,就得到一个与实 物相似的立体效果, 称为正立体。
2、反立体效应
立体镜的主要作用是一只眼睛能清晰地 只看一张像片的影像。
最简单的立体镜是桥式立体镜,如下图 所示:
航摄像片像幅较大,为了便于航摄像片对 的立体观察,而设计的一种立体观察工具称 为反光立体镜,如下图:
用立体镜观察立体时,看到的立体模型与 实物不一样,主要是在竖直方向夸大了,这 种变形有利于高程的量测,但由于量测像点 坐标没有变化,所以不会影响量测结果。
把左方摄站摄得的像片P1放在右方,用右眼观 察;右方摄站摄得的像片P2放在左方用左眼观察, 如图(b)。这种立体效应称为反立体。

第4章双像立体测图基础与立体测图

第4章双像立体测图基础与立体测图

1、相对定向
zy
就是在立体像对中,
确定两像空系之间
方位关系所需的问元
素。

S
x
y
a
ox

A

确定两像空系之间方
位关系需有几个元素?
都哪些元素?
比例尺任意(基线长度任意)
确定基线的方向
第4章双像立体测图基础与立体测 图
一、立体像对的相对定向与相对定向元素
2、三种相对方位元素系统
• 以左像空系为基础的相对方位元素系统 =连续像对的相对定向 • 以基线坐标系为基础的相对方位元素系统 =单独像对相对定向
三、双像立体测图概述
双像立体测图实质:重建摄区立体模型,在 立体模型上进行量测
1、如何重建模型? 也就是恢复像对的内、外方位元素=也就恢复了B、 同名光线、同名像点与地面点的几何关系。
即:
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
第4章双像立体测图基础与立体测 图
2、双像立体测图步骤 内定向:恢复像片的内方位元素,建立与摄影光束
第4章双像立体测图基础与立体测 图
相对定向只能确定两张像片的相对位置
几何模型与实际地表之间关系?
相似关系:比例尺、方位不确定 第4章双像立体测图基础与立体测 图
立体像对
外方位元素
实际地面
相对方位元素
绝对方位元素
几何模型
相似模型 比例尺任意,方位任意
第4章双像立体测图基础与立体测 图
一、立体像对的相对定向与相对定向元素
dLbrdL2dL2
2 br
br f
第4章双像立体测图基础与立体测 图
提高双眼分辨远近能力的方法:
dLbrdL2dL2

第四章 立体测图

第四章 立体测图

3、影像数字化立体测图 、
是目前正在发展的一种方法。 是目前正在发展的一种方法。所用的仪器 称为数字摄影测量系统,由数字化仪、计算机、 称为数字摄影测量系统,由数字化仪、计算机、 输出设备及摄影测量软件等组成。 输出设备及摄影测量软件等组成。利用数字相 关技术代替人眼观察, 关技术代替人眼观察,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, 测坐标;采用解析计算方法建立数字立体模型, 由此建立数字高程模型,自动绘制等高线, 由此建立数字高程模型,自动绘制等高线,制 作正射影像图。 作正射影像图。 特点:整个过程除少量人机交互外, 特点:整个过程除少量人机交互外,全部 自动化。
(3)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测者的左右眼睛中, 的光线分别传送到观测者的左右眼睛中, 每条观测光路由物镜、 每条观测光路由物镜、目镜和其他光学 装置组成。 装置组成。
2、立体量测 、 摄影测量中,不仅需要建立立体模型, 摄影测量中,不仅需要建立立体模型,还要对 立体模型进行量测。一般用一个可以在立体表 立体模型进行量测。 测标来进行量测 点状或 面游动的测标来进行量测,测标一般为点状 面游动的测标来进行量测,测标一般为点状或 线状,目的是可以更准确地判断测标是否切准 线状,目的是可以更准确地判断测标是否切准 立体模型表面。 立体模型表面。 立体量测时,大多采用双测标法。双测标法是 立体量测时,大多采用双测标法。 双测标法 利用放入光路中的两个单独的实测标分别切准 立体像对上的同名像点进行立体量测。 同名像点进行立体量测 立体像对上的同名像点进行立体量测。
人用双眼观察景物可判断其远近,得到景物的立体 效应,这种现象称为人眼的天然立体视觉。 生理视差是产生天然立体 感觉的根本原因。

第4章双像立体测图基础与立体测图

第4章双像立体测图基础与立体测图
解析法立体测图 利用解析测图仪测图,光学像片,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。
4.4 立体像对的相对定向元素
与模型的绝对定向元素 一、相对定向和绝对定向 恢复像片对的外方位元素要经过两步:
立体测图的关键:
重建与实地相似的几何模型 恢复摄影时的空间方位
恢复像片对的 内方位元素:摄影中心与像片之间相关位置
外方位元素:像片在摄影瞬间的空间位置和姿态
内方位元素:已知 同
外方位元素:未知
恢复两张像片的相对位置(相对定向)立体模型,
名射线就会对对相交形成与实地相似的几何模型, (模型的大小和空间位置是任意的)
(2)将立体镜放在像对上,使立体镜的观察 基线与像片基线平行,同时用左眼看左像,右 眼看右像。
3、用立体镜观察立体像对时应注意的事项
两眼视轴经常是与眼基线在一个平面上的,各 相应视线也同样与眼基线在一个平面上
二、像对的立体量测
对建立的立体模型进行量测
主要方法:双测标法;是用两个刻有量测标记 的测标进行量测。
x0,y0,p0,q0为立体坐标量测仪零位置的读数 x,y,p,q为测标总立体切准待量测点的读数
立体像对观测实验
P1
P2
x0,y0,p0,q0为立体坐标量测仪零位置的读数 x,y,p,q为测标总立体切准待量测点时所记下
大的读数
4.3 立体像对与双像立体测图
双像立体测图是以一个立体像对为量测单元。
一、立体像对 1、定义 从不同摄站摄取的具有重叠影像的一对像片 2、立体像对上的点、线、面

摄影测量课件-双像立体测图基础与立体测图

摄影测量课件-双像立体测图基础与立体测图

2、單獨法相對定向元素
w1
w2
v1
S1
u1
B
y1
v2
S2
u2
y2
在以左攝影 中心為原點 、左主核面 為UW平面、 攝影基線為 U軸的右手
空間直角坐
1
x2
2
標系中,左 右像片的相
對方位元素
1
2
2
像空間輔助坐標系---S-UVW
五個相對定向元素---兩個左片角元素
+三個右片角元素
單獨法相對定向元素: 1 , 1 ,2,2,2
是指利用一個立體像對重建地面立體幾 何模型,並對該幾何模型進行量測,直接 給出符合規定比例尺的地形圖,獲取地理 基礎資訊。
4.1 人眼的立體視覺原理
一、人眼的基本結構
視網膜上大約有108個杆狀細胞,直徑2μm; 6.5×106個錐狀細胞,直徑2~8μm
二、人眼光學感覺過程
一個物理、生理、心理共同作用的過程。
利用電子電腦,通過嚴格的數學解算方法保 證像點座標和模型點座標之間滿足共線關係, 建立被攝目標的數字立體模型,同樣可以完成 對被攝目標的立體量測。
一、解析測圖儀的主要組成
精密立體座標量測儀:立體觀察和立體量測。 電子電腦:核心部件,實現解析測圖儀的即時 計算與攝影測量作業的計算。 數控繪圖桌:在電腦控制下,繪出地形圖及各 種圖件。
介面設備:電子電腦與立體座標量測儀及數控繪 圖桌連接與資訊溝通。
包括
編碼器:進行模/數轉換(A/D),使儀器的 機械位移量轉化為電腦能接受的數字量。
伺服系統:進行數/模轉換(D/A),將電腦 給出的數字資訊轉化成儀器的機械位移量,驅動 部件至應有的位置。
像點座標量測
在攝影測量中,一個立體像對的同 名像點在各自的像平面坐標系的 x,y座標之差分別稱為左右視差p及 上下視差q,即

第四五章双像立体测图基础与立体测图-PPT精选文档70页

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y

d d

x

y

d d

x

y

d d
竖直摄影情况下共线方程的线性化形式:
x

( x)
f H
dX S

x H
dZS

f
(1
x2 )d
f2

xy d
f

yd

y
( y)
f H
dYS

y H
dZS

xy d
f

f (1
y f
第四章:双像立体测图基础与立体测图
z
wy v x
u S
请思考:单张像片能否确
定地面点的坐标?
ZS
Z tp
y
o a
x xx0faa31((X XA A X XS S)) bb13((Y YA A Y YS S)) cc13((Z ZA AZ ZSS)) yy0faa32((X XA A X XS S)) bb32((Y YA A Y YS S)) cc32((Z ZA A Z ZS S))
方位元素 X S,Y S,Z S,,,
二、空间后方交会的基本关系式:共线方程
xx0fa a3 1((X XA A X XS S)) b b3 1((Y YA A Y YS S)) c c3 1((Z ZA Z ZS S)) yy0fa a3 2((X XA A X XS S)) b b3 2((Y YA A Y YS S)) c c3 2((Z ZA A Z ZS S))

xy f
d

f 1
y f
2 2

第四章双像立体测图基础与立体测图

第四章双像立体测图基础与立体测图
2
单独法相对定向元素: 1 , 1 ,2,2,2
二、
绝对定向元素
Zt O
Xt
Z0
Y0 X0
Yt
绝对定向元素: ,X0 , Y0 , Z0 ,, ,
三、三维空间相似变换原理
X tp Ytp Ztp
R
Xp Yp Zp
X0 Y0 Z0
Ztp M
XY0tpY0 Z0 Xtp
相似变换参数: ,X0 , Y0 , Z0 ,, ,
一、相对定向元素
像片外方位元素:
Xs1,Ys1,Zs1,1,1,1 Xs2,Ys2,Zs2,2,2,2
z1
y1 x1
S1
Z
a1(x1,y1)
z2
y2
S2 a2(x2,y2)
x2
A(X,Y,Z) Y
X
描述立体像对中两张像片相对位置和姿态关系的参数
连续法相对定向元素
Z1
Y1
B
Bx
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱS1
X1
y1
Z2 Y2
一、立体像对的重要点线面
摄影基线
相邻两摄站的连线
l1
p2
p1 S2
同名核线
S1
核面与左右像 片面的交线
同名像点
同名光线在左右 像片上的构像
同名光线
同一地面点发出 的两条光线
核面
A
摄影基线与某一地面 点组成的平面
P1
P2
P1
P2

S1
S2
S1
S2
P2
P1
S1
S2

E
像 理想像对
正直像对
E
E
竖直像对
对 相邻两像

4-双向立体测图基础与立体测图精编版

4-双向立体测图基础与立体测图精编版
Δp a1b1 a2b2
A
B
左右视差较是产生立体的关键!
当人用双眼观察景物时,
可判断其远近,得到景物 的立体效应,这种现象称 为人眼的立体视觉。
人造立体视觉
假如在人的眼睛处用两 个摄影机,对景物分别 拍摄两张影像p1、p2, 然后放置在双眼前,人 们的双眼分别观察左、 右影像,此时人们就无 需直接观测景物,但是 能获得天然立体视觉完 全一样的感觉。
Crystal eyes 3-D mouse
JX-4A数字摄影测量工作站
无论采用哪种摄影测量方式,都需要首 先进行: 内定向-恢复像片的内方位元素 相对定向-恢复像片的相对定向元素 绝对定向-恢复立体模型的绝对定向元 素 之后才可以开始作业!


思考题2、3、4
建立“空间几何立体模型” (a) 相对定向 确定两张影像的 相对位置 光线在空间 对对相交
上节回顾

人造立体视觉的定义 人造立体视觉产生的条件 人造立体观察的方法


立体量测
不仅需要用像对进行立体观测建立立体 模型,还需要对立体模型进行量测 用可以在立体模型表面游动的测标进行 量测(浮游测标:点状、线状) 测标切准立体模型的表面 进行立体量测,大多采用双测标法

双测标立体测量原理
(c)数字立体测图
设备: 机助测图:立体测图仪+计算机 机控测图:立体坐标量测仪+计算机 摄影测量工作站: 像片数字化仪+计算机+ 输出设备+摄影测量软件 类型: Leica公司HelavaDSW300与工作站PW770 武汉测绘科技大学VirtuoZo 中国测绘科学院 JX-4
VirtuoZo 数字摄影测量系统
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立体摄影测量(双向立体测图)是利用一个立体像片对,在恢复它们内外方位元素后,重建与地面相似的几何模型,并对该模型进行测量的一种摄影测量方法。
几何模型:根据摄影过程的几何反转原理,恢复了立体像对的内方位和相对方位后,所有同名光线成对相交,由无数同名光线相交交点构成的与实地相似的几何表面。
重建立体模型的过程:1恢复像片对的内方位元素。2恢复像片对的外方位元素。(1找出两张像片位置的数据,称这些数据为像片对的相对定向元素,形成几何模型;2找出恢复该模型大小与空间方位的的数据,即绝对定向元素。)
立体观察方法:1立体镜观察法2双目镜观测光法立体观察。
立体摄影测量也称双像测图,是由两个相邻摄站所摄取的具有一定重叠度的一对像片对为量测单元。立体相对的特殊点线面:两摄影中心连线称摄影基线,地面上任一点在左右像片上的构像称同名像点,通过摄影基线与地面上任一点所做的平面称为该点的核面,若同名射线都在核面内,则同名射线必然对对相交。过像底点的核面称为垂核面。核面与像片面的交线称为核线。基线的延长线与左右像片的交点成为核点。
在不改变两投影中心位置的情况下,通过两个光束旋转来确定相对方位,适用于单独像对的作业,因此又称为单独像对系统。以基线坐标系为基础,将摄影基线固定水平(5个)
基线坐标系: 左摄站为原点,摄影基线为X0轴,左主核面为X0Z0面, Z0轴向上为正,Y0轴按右手法则来确定的坐标系
绝对方位元素确定几何模型的比例尺和它在地面坐标系中空间方位的元素
立体像对基本知识
空间景物在感光材料上构像,再用人眼观察构像的相片而产生生理视差,重建空间景物立体视觉,这样的立体感觉称人造立体视觉,所看到的立体模型称立体视模型。
立体观察条件①两张像片必须是从不同摄影站摄取的。②两眼各看一张像片,即必须分像。③必须使同名像点的连线与眼基线平行,以保证两视线 在同一个视平面内。④比例尺基本一致(比例尺的差异小于比例尺的15%)
解析测图仪硬件设备:硬件:精密立体坐标测量仪,接口设备,电子计算机(核心),数控绘图桌。软件:计算机操作系统,摄影测量软件
模拟法立体测图:
相对定向:通过移动测图仪上的测图仪有关小螺旋,使得同名光线对对相交。特点是:只要所有同名光线对对相交形成一个几何模型,必然恢复了两张相片的相对位置,也就是恢复了相对定向元素,并不在乎相对定向元素数值量。
绝对定向:模拟恢复绝对定向元素。
解析法立体测图:通过严格的数学解算方法保证像点坐标和模型点坐标间满足共线关系,建立被摄目标的数字立体模型,完成被摄目标的立体测量。
方法:模拟法立体测图,解析法立体测图,影像数字化立体测图。
立体像对的相对定向:相对方位元素:立体像对中确定两像空系之间方位关系所需的元素。
固定一个光束,移动和转动另外一个光束,便可以确定两个光束间的相对方位。这种相对方位元素系统被称为连续像对系统。以左像空系为基础,左像片置平或保持位置不变(5个)
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