第二章 摄影测量解析基础(二)改

像对的立体观察
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。
像对的立体观察

（一）立体镜观察
立体镜的主要作用是一只眼睛能清晰地只看一
s1 B
s2
BX= Xs2 –Xs1
BY= Ys2 –Ys1
点投影法前方交会
X A X s1 N1 X 1 X s 2 N 2 X 2 YA Ys1 N1Y1 Ys 2 N 2Y2 Z A Z s1 N1Z1 Z s 2 N 2 Z 2
BX X s 2 X s1 N1 X1 N2 X 2 BY Ys 2 Ys1 N1Y1 N2Y2 BZ Z s 2 Z s1 N1Z1 N2 Z2
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） Stecometer 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
2
人眼的立体视觉
人的双眼为什么能观察景物的远近呢？ 由于两点在眼中构像存在着生理视差
σ，此种由交会角不同而引起的生理 视差，通过人的大脑就能作出物体远 近的判断。 人用双眼观察景物可以判断其远近， 得到景物的立体效应，这种现象称为 人眼的立体视觉
人眼的立体视觉

摄影测量中，正是根据人眼的立体视觉，对同一 个地区要在两个不同摄站点上拍摄两张像片，构 成一个立体像对，进行立体观察与量测。
学习目的 什么是双像解析摄影测量？ 双像解析摄影测量与单张航摄像片解 析的区别？ 双像解析摄影测量的方法有哪些？
双像解析摄影测量
双像解析摄影测量的方法； 立体像对的空间前方交会相关知识；
空间后方交会与前方交会求解地面点
坐标的计算方法； 解析相对定向及模型坐标计算； 单模型光束法整体解求； 解析相对定向及模型坐标计算；

空间前方交会方法

原理： 使用立体像对上的 同名像点，就能得 到两条同名射线在 空间的方向，这两 条射线在空间一定 相交，其相交处必 然是该地面点的空 间位置;
A B
P
左
a
b
a'
P' b'
右
空间前方交会方法
原理： 设空中S1和S2两个摄站点对地面摄影，
获得一个立体像对。任一地面点A在该 像对的左右像片上构像为al和a2。显然 同名射线S1al与S2a2必然交于地面点A。 若已知两张像片的内、外方位元素和 像点坐标, 由共线方程联立即可确定相 应地面点的地面坐标。
Y2
Y1
X2X1ZtpYp Xs1 MZs1 Y1
Ys1 Xtp
空间前方交会方法

一、点投影系数法： 过左右摄站S1、S2分别 做的像空间辅助坐标系 为：S1-X1Y1Z1和S2X2Y2Z2，左右摄站S1、 S2在地面坐标系下的坐 标分别为（XS1，YS1， ZS1）和（XS2，YS2，ZS2）
张像片的影像。（透镜主光轴平行，间距约为 眼基线距离，高度等于透镜主距） 最简单的立体镜是桥式立体镜，如下图所示：
像对的立体观察


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。
双像解析摄影测量基础

立体像对的定义：在
不同摄站对同一地区 摄取具有重叠的连续 的两张像片；



摄影基线：相邻两 摄站的连线；
同名光线：同一地面 点发出的两条光线； 同名像点：同名光线 在左右像片上的构像；
双像解析摄影测量基础
核面：摄影基线与某一地面点组成
的平面； 同名核线：核面与左右像片面的交 线； 主核面：通过像主点的核面（左、 右主核面） 垂核面：包含左右像底点的核面；
细胞（物理过程）使其感光（生理过程） 通过视神经纤维传至后大脑视觉中心， 经记忆加入已有的概念和经验（心理过 程），从而形成感知。
人眼的立体视觉

人眼的分辨率
单眼能够分辨最小物体的能力称为单眼分辨率； 用单眼所能观察出两点间的最小的距离为第一
分辨率； 用单眼所能观察出两平行线间的最小距离为第 二分辨率； 第一分辨率=45″ 第二分辨率=20″ 双眼观察精度比单眼提高 倍
点投影系数
A
空间前方交会方法——点投影系数法

点投影系数方法计算
X A X s1 N1 X1 X s 2 N 2 X 2 YA Ys1 N1Y1 Ys 2 N 2Y2 Z A Z s1 N1Z1 Z s 2 N 2 Z 2
BX X s 2 X s1 BY Ys 2 Ys1 BZ Z s 2 Z s1
观察人造立体的条件
摄影测量中，人造立体的观察必须满足形成 人造立体视觉的条件。归纳如下： 1、由两个不同摄站点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。 （分像条件） 3、两眼各自观察同一景物的左、右影像点的 连线应与眼基线近似平行。 4、像片间的距离应与双眼的交会角相适应。
空间前方交会方法

定义：由立体 像对中两张像 片的内、外方 位元素和同名 Z 像点坐标来确 定相应地面点 在物方空间坐 标系中坐标的 方法。（P32）
z1
y1 S1 x1 y2 z2
S2 a1(x1,y1)
a2(x2,y2)
x2
Y
A(X,Y,Z)
X
Z2
空间前方交会方法 Z
1
推导过程：
s1
Z1 X1
像对的立体量测
一、双测标量测法
是用两个刻有量测标记的测 标放在两张像片上，或放置在 左右像片的观察光路中，当立 体观测像片对时，左右两个测 标构成一个空间测标，当左、 右测标分别在左右像片的同名 地物点上时，就构成测标与该 地物点相贴。此时，移动像片 或观测系统的手轮可直接读出 该点量测坐标系中的坐标x1、 y1与x2、y2。或者以测标切到 某一高程，用左右手轮运动， 保证测标沿立体模型表明紧贴 移动，即可带动测图设备绘出 等高线。
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。 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。
立体效应的转换
自然界中，当用两 眼同时观察空间远近 不同的A与B两个物点 时，如图，由于远近 不同而形成的交会角 的差异，便在人的两 眼中产生了生理视差， 得到一个立体视觉， 能分辨出物体远近。
根据这一原理，在P1与P2两个位置上， 用摄影机摄得同一景物的两张像片，这 两张像片称为立体像对。 这种观察立体像对得到地面景物立 体影像的立体感觉称为人造立体视觉。 按照立体视觉原理，我们只要在一 基线的两端用摄影机获取同一地物的一 个像对，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 量进行三维坐标测量的理论基础。

像对的立体观察

（二）重叠影式 （叠影影像）观察 立体
偏光振法
在两投影光路中安 装两块偏振平面互 成90°的起偏镜； 观测者带上一副检 偏镜片与起偏镜相 同左右偏振平面相 互垂直。

2、光闸法 优点：投影光线的亮度很少损失 缺点：振动与噪音不利于工作 3、偏振光法 在两张影像的投影光路中，放置 两个偏振平面相互垂直的偏振器， 在承影面上就能得到光波波动方向 相互垂直的两组偏振光影像。 偏振光可用于彩色影像的立体观 察，获得彩色的立体模型。
双像解析摄影测量方法
根据摄得的立体像对的内在几何特性，按物点、 摄站点与像点构成的几何关系，用数字计算方式求 解物点的三维空间坐标的方法有三种：
用单张像片的空间后方交会方式和双像空间 前方交会公式求解物点的三维空间坐标。 用相对定向和绝对定向方法求解地面点的三 维空间坐标。 采用光束法求解地面点三维坐标。
像对的立体观察

叠映影像立体观察：
液晶闪闭法：广泛用于现代的数字摄影测量系
统中，主要由液晶眼镜和红外发射器组成，使 用时，红外发射器一端和显卡相联，图像显示 软件按照一定的频率交替地显示左右图像，红 外发射器则同步地发射红外线，控制液晶眼睛 的左右镜片交替闪闭，从而达到左右眼睛各看 一张像片的目的。
2、反立体效应
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。或在组成正立体效应后，将左右像片各旋 转180°，如图（c），同样可得反立体效应。
立体效应的转换
3、零立体效应
将正立体情况下的两张像片，在各 自的平面内按同一方向旋转90°，使 像片上纵横坐标互换了方向。像片上 原来的纵坐标y轴转到与基线平行，此 时生理视差变为像片的y方向的视差， 因而失去了立体感觉成为一个平面图 像。 这种立体视觉，称为零立体效应。
思考题：
1、人眼为什么可分辨物体的远近？ 2、单眼观察与双眼观察的分辨率为什 么不同？双眼观察可提高多少？ 3、什么叫人造立体视觉？有哪些条件？ 摄影测量中如何利用这一原理？ 4、什么叫正立体、反立体、零立体？ 5、摄影测量中用哪两种测标来观测立 体模型？ 6、量测像点坐标的仪器有哪些？