近景摄影测量

非量测摄影机 不是专为测量目的而设计制造，结构不严谨； 内方位元素未知且不能记录； 无外部定向设备； 光学畸变差大； 无改正底片变形的措施； 使用方便； 普及，社会拥有量大。
摄像 设备
CCD相机 数码相机 电视摄像机 高分辨率电视摄像机
几种量测摄影机简介： 作业方式：单个/立体
瑞士P31
德国UMK
1）系列
影像获取设备 摄影 设备
格网摄影机 具备量测摄影机的性能； 还具有改正底片变形的格网
量测摄影机
专为测量目的而设计制造，结构严谨，经过严格检校； 内方位元素已知，可记录； 具有外部定向设备； 光学畸变差小； 有机械或光学框标； 采取措施压平底片；
半量测摄影机 不具备量测摄影机的性能； 具有改正底片变形的格网； （非量测摄影机加装格网）
待定点坐标的中误差m由控制点坐标中误差m 控 和摄影测量中误差m 摄 组成。 为使控制点坐标中误差m 控 对待定点坐标的中误差m不产生影响，应使
相对控 制
定义 如：
指在近景摄影测量中布置在物方空间的未知点间的某种已知几何关系。 已知的长度；未知点位于同一平面；
控制点 测量方 法
1、前方交会+三角高程方法
分区 近景摄影测量 的第 5 页
第五章 近景摄影测量的控制
目的
1
2
3
把所构建的近景摄影测量网纳入到给定的物方空间坐标系中； 利用多余的控制（包括控制点和相对控制）加强近景摄影测量网的强度； 利用多余的控制点和相对控制检查近景摄影测量的精度和可靠性。
方式
控制点 定义
控制点通常是布设在被测目标上或其周围的已知坐标的标志点。
6
计算M、N两点间的距离，记为S’ MN ；
7
计算比例尺归划系数
8
求解测量基线长度
如果标 准尺放 置不水
步骤
分区 近景摄影测量 的第 6 页
置不水 平
1
根据实际情况安置两测站A、B后，近似量取基线长度S’ AB 作为初值
2
根据实际情况安置两测站A、B后，近似量取基线长度S’ AB 作为初值
3
4
在两测站A、B安置经纬仪，
CCD
固态 摄像机
分类
结构 性能 分辨率
线阵CCD相机 单线阵 3 线阵
面阵CCD相机
标准视频幅面摄像机 高分辨率电视摄像机 一般用于科研或特殊用途 静止视频画面照相 机 数码相机，分辨率多种，功能多少不一。
低
数百×数百像素
中
1K × 1K---4K × 4K像素
高
4K × 4K以上
第四章 近景摄影测量的摄影技术
动态目标
近景摄影测量适合动态目标
优缺点
优点
1
2
3
缺点
1
2
瞬间获取被测目标的大量几何和物理信息，适合于测量点数众多的目标 非接触测量手段，可在恶劣条件下作业 适合于动态目标测量
技术含量高，需要较昂贵的设备和高素质人才 对所有测量目标并非最佳技术选择； ——不能获得质量合格的影像 ——带测量点数稀少
精度统计方法
方法
1
利用投影设备将光 栅、格网、及图案、图 象投影到物体表面，形成人工纹理；
2
利用激光经纬仪、激光笔，按一定规则将激光投射到被测目标上，形成人工纹理；
3
在被测目标表面粘 贴人工标志，形成人工 纹理
4
在被测目标表面上绘制人工纹理；
照明
1
2
3
4
使用自然光时，要照度均匀，避免出现 反差过大的现象； 使用人工光源时照明灯要布置适宜； 有些情况下要注意局部照明，如黑暗情 况下的控制点、标准尺照明； 特殊光源的使用
使用两台单个摄影机
使用单个摄影机
移动相机法
移动目标法
旋转目标法
投影标准格网法 利用分光装置法
动态目标 立体像对 的获取方 法
同步 摄影
方法
1
对动态目标拍摄立体像对，需要两台或以上的摄影机在同一时刻对此动态目标进行摄
影，即同步摄影
2
同步的标准是考察两摄影机在拍摄的瞬间，由于曝光不在绝对的同一时刻，造成运动目
影响精度的因 素
1、估算精度 2、内精度 3、外精度
1
像点坐标的质量 影像获取设备的性能、像点坐标量测精度、系统误差的改正程度
2
摄影
摄影条件（周明、标志）、摄影方式、控制质量
3
处理
图像处理与摄影测量处理的能力、水平，如人工量测与自动量测
第二章 近景摄影测量的摄影设备
分区 近景摄影测量 的第 1 页
第二章 近景摄影测量的摄影设备
P31/45、100、200mm 焦距
UMK6.5、10、20、30/1318 （65 mm）
2）结构 镜箱+支架
镜箱+支架
量
3）像幅 4inch*5inch（102*127mm）
130 mm× 180mm；
测
4）畸变差 小于4μm；比较小
小于12微米（μm）
摄
5）调焦 更换垫圈改变主距
连续调焦改变主距
步骤
图
1
根据实际情况安置两测A、B后，近似量取基线长度S’ AB 作为初值；
2
在测量基线的前方，水平放置一根高精度的标准尺，在其上选取两个刻划
M、N，做出标记，其真长记为S MN ；
3
确定起始方向线；
4
在两测站A、B安置经纬仪，按前方交会法分别测量M、N 两点的水平角；
5
在两测站A、B安置经纬仪，按前方交会法分别测量M、N 两点的水平角；
标在影像上的位移是否可以容忍。
1、同步快门 机械同步快门／电子同步快门 2、记时装置 3、频闪照明 主动频闪照明／被动频闪照明 4、同一物镜法 立体摄影的同一物镜法
被测物体 的表面处 理
处理目标 对近景摄影测量的大多数目标，无需进 行表面处理。 而对色调单一、缺乏纹理的目 标需进行表面处理。
目的
为了提高影像的识别能力，包 括人工识别和自动识别。
近景摄影测量 作业阶段
1、方案制定阶段 进行整体规划（流程制定、设备选择、精度估算）
2、摄影阶段
获取质量合格的目标影像（布点、控制、照明、表面处理）
3、摄影测量处理 获取目标上离散点的坐标或其他数据（解析法、内定向-相对定向-绝对定向）
4、数据应用
基于摄影测量处理后数据的应用，如回复表面形状，计算面积、体积等
组成
核心 其他
光敏元件： CCD：电荷耦合器件 CID：电荷注入器件 PSD：位置传感器
物镜系统
固态
特点
1
摄像机
2
3 4 5 6
全固化，体积小，重量轻 像元几何位置精度高，且不会变动 （不需要标定内方位元素，不需要格网改正底片变形） 具有快速的影像获取速度，普通CCD摄 像机可达到25-30幅/每秒； 像幅小 空间分辨率低 存在电学误差
1
被测目标较小，数量较多且处在不同的位置；
2
不宜采用常规测量方法在现场实施控制测量；
3
用于长途运输后摄影机的检校。
测量方法 1、普通工程测量方法 2、三维坐标量测仪测量
3、摄影测量方法
4、使用“景深法”测定
相对控 制
定义
指在近景摄影测量中布置在物方空间的未知点间的某种已知几何关系。
明确几点 1.测站点与摄站点不一定是同一点；2.考虑实际外业工作量；3.考虑实际内业工作量；
A1(x1,y1)，a2(x2,y2) p：左右视差 (p=x 1-x2) k1=H/B 构形系数 k2=H/f
H：摄影距离(-Z)
B：摄影基线
f：摄影机主距
m p：左右视差中误差 m x：x方向像点中误差 m y：y方向像点中误差
提高精度 1 2 3
摄影比例尺大（摄影距离小，主距大） 大基线 提高像点坐标质量（量测质量、剔除系统误差）
二、 基于共线条 件方程 的解析处理 方法
三、 共线条件方 程的像 点误差方程 一般式
1. 空间后方交会解法（单像空间后方交会解法、多片空间后方交会解法） 2.多片空间前方交会解法 3.空间后方交会-前方交会解法 4.光线束解法 5.直接线性变换解法
近景摄影测 量的多片 空间前方交 会解法
V = At + BX 1 + CX 2 - L 下面D、X ad 与选择的数学模型有关 如考虑各类系统误差改正，则误差方程一般式为：V=At+BX+CX+DXad-L
近景摄影测量
2013年11月2日 22:20
——张翰超
第一章 绪论
近景摄影测量 摄影测量与遥感学科的分支,通过摄影手段以确定(地形以外)目标的外形和运动状态.
内容
古文物古建筑摄影测量 工业摄影测量 生物医学摄影测量
VS航空摄影测 同 量
异
基本原理相同; 模拟处理方法、解析处理方法、数字影像处理方法相同； 某些内业摄影测量仪器的使用相同
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第六章 基于共线条件方程的近景像片处理方法
一、
1
近景摄影测
量 的三种处理 2
方法
模拟法 近景摄影测量
解析法
a.基于共线条件方程的解析处理方法 b.基于共面条件方程的解析处理方法
近景摄影测量
c.基于直接线性变换的解析处理方法 d.基于其它原理的解析处理方法
3
数字
近景摄影测量
按前方交会法分别测量M、N 两点的水平角，
按三角高程法测量M、N 两点的垂直角；
5
按前方交会公式计算M、N两点的平面坐标；
按三角高程公式计算M、N两点的高程；
6
计算M、N两点间的距离，记为S’ MN ；
7
计算比例尺归划系数
8
求解测量基线长度（为水平距离）
注意事 项
1、起始方向线的确定 a、对称目标法； b、内标志法； c、外标志法； d、外部定向点法； e、旋转仪器法； f、平行光管法；
摄影方式不同
航空摄影为近似竖直摄影方式; 近景摄影除正直摄影方式外，还有交向摄影方式
影像获取设备不 航空摄影以航摄仪为主；
同
近景摄影除了各种量测摄影机外，还有各种非量测摄影机，
如X光机、普通相机、CCD相机等
控制方式不同
航空摄影测量的控制方式以控制点为主，且多为明显的地面点； 近景摄影测量除了控制点方式外，还有相对控制方式， 且常常使用人工标志。
前方交会测量控制点的平面坐标；三角高程测量控制点的高程；
测站点 确定
1
不关注坐标系的绝对位置，为自由坐标系。
2
两个测站的情况下，确定基线间长度即可确定两测站的坐标。 （平面坐标）
基线 确定
1、钢尺、皮尺 2、铟瓦尺 ３、测距仪 ４、标准尺法
标准尺法 定义
在测量基线的前方，水平放置一根高精度的标准尺，按前方交会方法 测得尺上两点的坐标后，计算其长度，求出它与真尺长的比值，改化基线长度。
1，立体正直摄影相对 2，可同步摄影，用于动态目标测量 3，可向上摄影，倾斜摄影，竖直安放摄影
改变 主距
1，连续调焦 如UMK，普通相机 2，更换垫圈 如P31 3，更换镜头 CRC-1，普通相机
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第三章 近景摄影测量的摄像设备
摄像设备 各类固态摄像机，可以直接获取被测目标的数字影像
摄影 方式
正直摄影方式
两摄影机主光轴相互平行 且垂直于摄影基线的摄影方式
交向摄影方式
主光轴大体位于同一平面内且不平行、 不同时垂直于摄影基线的摄影方式
正直摄影 表达式 精度估算
以（x,y,p）为观测值
以（x1,y1,x2,y2）为观测值
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解释 结论 景深与 概念 曝光时间
景深 给定光圈和模糊圈大小，被摄 影空间能够获得清晰构像的深度范围，称为景深。
曝光时间 确定
方法
推算 比较法
经验法 使用测光表 试片法 推算比较法 定义 用一架可以自动测光的普通相机推算近景 摄影机的正确曝光时间。
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光圈号数 的确定
立体像对 1
的获取方
法
2
3
使用立体摄影机或立体摄影系统
2、测站高差的确定 a、经纬仪水准法； b、引点测高差法； c、若基座变动，须重新确定高差
室内控 制场
目的
1
2
3
布设原则 1 2 3
用于摄影机检定 用于摄影测量理论的研究 用于实测目标形状或运动状态
足够数量的三维控制点 控制点应分布均匀，在空间上有足够延伸 留有摄影空间
活动控 制系统
定义 目的
均匀分布有一定数量已知坐标的控制点的可携带框架
估算精度 摄影方向的中误差最大，常以mz估算精度
调焦距 物距：摄影中心与调焦最清晰点间的 距离 D
超焦距 给定光圈和模糊圈的大小，当摄影机调焦到无穷远时，从摄影中心开始的某一距离到
H
无 穷远范围内的景物成像都是清晰的，这一距离称 为超焦距。此清晰点称为无穷远起
点。
k为光圈号数， E为模糊圈直径， F为摄影机焦距
影
机
6）框标 5个，主点偏心（下）
4个
7）定向
有外部定向设备
有外部定向设备
8）胶卷 使用干板或单张软片；
使用干板或单张、成卷软片；
9）无格网
10）压平 单张软片、干板压平措施不利 +成卷软片可抽气压平
11）
不能进行连续摄影
成卷软片可以进行连续摄影
立体量测摄影机 定义 特点
在固定长度的摄影基线杆两端装配两台量测摄影机， 主光轴平行，且都与摄影基线垂直的设备
测量目的不同来自百度文库
航空摄影测量以测制地形、地貌为主，注重其绝对位置； 近景摄影测量以测定目标物的形状、大小和运动状态为目的，并不注重目标 物的绝对位置。
被测量目标物不 航空摄影测量目标物以地形、地貌为主；
同
近景摄影测量目标物各式各样、千差万别，大到寺庙、飞机小到青蛙、花粉
"基高比"不同 目标物纵深尺寸与摄影距离比不同