摄影测量学立体像对与立体模型
摄影测量学基础第4章 立体观测与模拟摄影测量
N2
相应的模型点的投影重合，取N1。
2）以N1为中心旋转图底，使对角线 上的另一控制点N4的模型点的投影
N3
N4
落在相应两控制点N1 N4的连线上。
3）调整模型比例尺。沿投影基线方向移动一 个投影器，改变投影基线的长度，直到两模型 点的投影正好与图底上相应控制点重合。
3. 模型置平
1）任取一点如N1为高程起始点，调整高程起始 读数，使N1的高程读数等于实测高程。 2）用测标立体切准N2、 N3两点，读出相应的高 程读数，并计算出相对N1的高程差。
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。
零立体效应是基于人眼测量左右视差 的精度高于上下视差，将上下视差转换成 左右视差，以提高观测精度。
这种立体视觉，称为零立体效应。
立体镜的主要作用是使得一只眼睛能清晰地只看 一张像片的影像。
桥式立体镜：简单但 观察的范围小
可以观察23—30cm边长的大像幅立体像对
反光立体镜：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。相比扩大像片间距和放大 像幅的作用，其立体观测效果更好。
§4.2 立体像对
1、立体像对的定义
由不同摄站获取的，具 有一定影像重叠的两张像
片。
立体摄影测量（双像测图） 也就是以立体像对为测量 单元的
o1 a1 S1
o2 a2 S2
A
2、立体像对的分类
1）航摄立体像对：航摄仪沿航线定时启动快门 拍摄而成；主要介绍。要求相邻像片的航向重叠 60%以上，无人机搭载的数码相机拍摄的像对可 达80%重叠度。
摄影测量学总复习
（一）名词解释（1）摄影测量：摄影测量是利用摄影所获得的影像来测定目标物的形状、大小、位置、性质和相互关系的一门学科。
（2）摄影比例尺：摄影像片水平、地面取平均高程时，像片上的线段l与地面上相应的水平距L之比。
（3）地面采样间隔（Ground Sample Distance, GSD）：指的是数字影像上一个像素所对应的地面尺寸。
（4）航向重叠度：相邻像片在航线上的重叠度。
（5）旁向重叠度：相邻航线之间像片的重叠度。
（6）像片倾斜角：摄影瞬间摄影机主光轴与铅垂线的夹角。
（7）摄影基线：航向相邻的两个摄站之间的距离。
（8）航线间隔：相邻航线之间的距离。
（9）像片旋偏角：相邻像片的像主点连线与像幅沿航线方向的两框标连线之间的夹角。
（10）中心投影：所有投射线或其延长线都通过一个固定点的投影，叫做中心投影。
（11）透视变换：两个平面之间的中心投影变换，称为透视变换。
（12）相对航高：指摄影飞机在摄影瞬间相对于所测区域的平均高程面的高度。
（13）像片内方位元素：确定投影中心与像片之间相对位置的参数。
（14）像片外方位元素：确定像空系在地面辅助坐标系中位置和方向所需要的元素。
（15）像片倾斜误差：同摄站同主距的倾斜像片和水平像片沿等比线重合时,地面点在倾斜像片上的像点与相应水平像片上像点之间的直线移位。
（16）像片投影误差：当地面有起伏时，高于或低于所选定的基准面的地面点的像点，与该地面点在基准面上的垂直投影点的像点之间的直线移位。
（17）单像空间后方交：根据影像覆盖范围内一定数量的分布合理的地面控制点（已知其像点和地面点的坐标），利用共线条件方程求解像片外方位元素。
（18）立体像对：由不同摄站获取的，具有一定影像重叠的两张像片。
（19）同名像点：物方任意一点分别在左右两张影像上的构像点。
（20）左右视差：同名像点在各自像平面坐标系中的横坐标之差。
（21）上下视差：同名像点在各自像平面坐标系中的纵坐标之差。
摄影测量学基础第5章 双像解析立体测量
三、空间后方交会的具体计算过程
（1） 获取原始数据。从摄影资料中查取平均航高与摄影机主距；从外业 测量成果中获取地面控制点的地面测量，或转换为地面摄影测量坐标。
（2）用像点坐标量测仪器量测像点坐标。
（3）确定未知数的初始值：在竖直摄影情况下，三个角元素的初始值取
为： 0
三个直线元素取为：
两像点的像空间坐标分为 (x1,y1,-f)和(x2,y2,-f)，地 面点A在两像空辅坐标系 中的坐标分别为 (U1,V1,W1)和(U2,V2,W2)。 摄影基线B在地面坐标系中的分量得：Bx=Xs2-Xs1， BY=Ys2-Ys1，Bz=Zs2-Zs1。
由相似三角形可知
N S1A
X AXS1
4.空间前方交会计算未知点的空间坐标（利用 3得到的数据计算投影系数N，得到各点的地 面坐标。）
§5.4 解析相对定向和模型的绝对定向
通过后方交会-前方交会原理，可由像点坐标求得 地物点的摄影测量坐标，这是摄影测量解求地面坐 标的第一套方法。摄影测量的第二套方法是通过像 对的相对定向-绝对定向来实现的。
对左右影像上的一对同名点，按上式可列4个方程， 可按最小二乘法解求地面点的3个未知数。
若n幅影像中含有同一空间点，则可列2n个线性方 程解求3个未知数。这是一种严格的、不受影像数 约束的空间前方交会。
§5.3 空间后-前方交会求解地面点位置
1.野外像片控制测量（4角控制点的地面坐标）
2.像点坐标量测（立体坐标量测仪，量出左右 像片同名像点的坐标） 3.空间后方交会计算像片的外方位元素（12个 外方位元素，用计算机编程实现）
U x
V
R
y
W f
N1U1 BX N2U 2
N1V1
摄影测量学第06讲 立体像对与立体模型
如何量测
30
山东科技大学测绘科学与工程学院
3.5 像对的立体观察与量测
（1）人工立体观察 立体观察是指通过观 察立体像对来获得人造立 体效应的过程。 ——单像量测 识别困难、量测精度低 ——立体观测 不仅增强了辨认像点的能 力，提高量测的精度，而 且可以提高效率。
31
山东科技大学测绘科学与工程学院
注意：同一核面上各地面点的相应像点必分别在两张像片 的相应核线上。
11
山东科技大学测绘科学与工程学院
3.4.1 立体像对的基本概念 3.4.1.3 立体模型
在保持光 束形状、恢复摄 影时外方位元素 之后，用投影器 将像片影像反投 下来，这时相应 投影光线必成对 相交在原来的地 面点上。
P1
a1
o1
问题 提出
但是，实际不可能在空中放置投影仪！
13
山东科技大学测绘科学与工程学院
3.4.1 立体像对的基本概念 3.4.1.3 立体模型
P1 a1 o1
S1
o2 a2
B
S2 '
P2 o2 P2 a2
S2
启示：保持内方 位以及相对方位不变， 其中一个投影器沿基 线移动，仍然保持成 对相交，但比例尺变 了。或者两个投影器 整体的旋转，也不影 响相似性。
《摄影测量学》期末复习资料
《摄影测量学》期末复习资料大地核线：基于绝对定向生成的核线影像，生成速度慢，但很好解决了立体倾斜。
11.数字化：添加需要采集的立体模型12.视差模式：在视差模式下，数据采集过程使用的是XYP的坐标输入模式，即通过输入左右片的坐标和左右视差计算地面坐标。
13.高程模式：在高程模式下，数据采集过程使用的是XYZ坐标输入模式。
14.匀光:由于受外部光照条件以及其他内部因素的影响，导致获取的影像在色彩上存在不同程度的差异，这种差异会不同程度地影响到后续数字正射影像的生产。
为了消除影像色彩上的差异，需要对影像进行色彩平衡处理，即匀光处理15.镶嵌:镶嵌线本质是单张正射影像重叠区域的镶嵌点+点构成的面之间的拓扑关系。
镶嵌线只与DOM相关，与图幅无关。
DEM步骤：一：传统核线匹配生成DEM1.定义核线范围2.全局显示视图3.定义最大核线范围4.生成核线影像5.核线匹配6.新建DEM7.设置间距8.生成DEM文件DEM编辑方式：1.dem编辑模块：主要基于点，线，面的方式对dem点进行编辑，工具较为丰富，适合对dem精度要求较高的项目。
2.采集模块编辑dem：主要利用了采集的编辑便捷性，较适合对采集较熟悉的作业员。
2.DEM编辑的对象：DEM编辑的实质就是修改DEM格网点的高程值，即将DEM文件中所有点（DEM编辑中初始为绿色的点）的高程严格按照地貌变化表示出来（去掉一切人为建筑，植被等不能代表真实的地表的高程部分），达到能够表达出真实的地貌变化的效果。
3.面编辑：以一个闭合区域为处理范围，对范围内部的DEM格网点重新内插或其他处理。
编辑方式：（1）量测点内插：以量测点的高程点为基点，在选取范围内用所量测的范围线节点构网对范围内的dem重新计算高程值，要求在量测时采集的高程节点均要严格贴于对面。
常用在dem错误较多，面积较大，无太多正确值可以利用的平缓区域。
（2）匹配点内插:利用软件匹配的dem格网点的高程，构网内插范围内部的其他的dem点来生成新的高程值。
摄影测量学3-1
双眼观测如何产生立体视觉？
生理视差 交会功能 交会角： r , r
'
人双眼分辨景物远近的根源
A
r
B
r'
dL
dr r r
'
L
O2
dr
O O 11
ab a b
生理视差
' '
br
b a
a'
b'
人 眼 的 观 察 能 力
交会角
眼基线 生理视差 视距 眼主距
r
br
L
dr
O1
N1, N2
BX Z 2 BZ X 2 N1 X 1Z 2 X 2 Z1
N2
BX Z1 BZ X 1 X 1Z 2 X 2 Z1
计算未知点的地面摄影测量坐标
§3.3空间后交－前交方法
X A X S1 N1 X1 X S 2 N2 X 2
Z A ZS1 N1Z1 ZS 2 N2 Z2
x1 , y1
'
x2 , y2
测标：两个 两个测标在 x 和 y 方向共同运动和相对运动。
四、立体量测
左右视差： 上下视差：
p x1 x2 q y1 y2
立体像对上同名像点横坐标之差
立体像对上同名像点纵坐标之差
立体坐标量测就是要使左右测标同时对准左 右同名像点，使测标切准模型点的表面，这 就是摄影测量中的像点坐标立体量测的原理。
立体像对：两张相片必须是在两个不同位置对同一景物摄 取的立体像对（摄影测量时，规定摄影时保持像片的重叠 度在60%以上）。 分像条件：每只眼睛必须只能观察像对的一张像片（左眼 看左片，右眼看右片）。
工像对的立体观察和量测与标准式立体像对教学课件PPT程摄影测量学
角膜 虹膜
瞳孔 虹膜
水晶体 韧带
轴视 玻璃体
视网膜
盲斑
脉络膜
视神经
网膜窝 巩膜
1、视差理论
单眼观察
人眼视角： 左右 1600 上下 1200
清晰视角： 左右 1.50
利用单眼观察去决定 物体的远近是比较困 难的。
人眼视轴活动范围： 左右 ±450 上下 +300 ，-500
10
1、视差理论
双眼观察
S2
f
x
0 2
o2
X y2
x2
A h
x1 x2
左右视差：
fB Z
同名像点的横坐标之差,计作p
p x1 x2
p0
x
0 1
x
0 2
fB
fB
ZH
p0 f B H
H
f p0
B
31
3、标准式像对的几何关系
f H p0 B
Z H H1
Z Y
S1
B
f
y1
o1 x10 a1
x1 a2
h H1 H
fB fB
h H1 h
p10
X
A
A0
h Y
A0
可用于计算高差
34
本
•标准式像对的定义 •标准式像对的外方位元素
•标准式像对的几何关系
讲
•视差理论
小
•像对立体观察的条件
•像对立体观察的效果
•像对立体观察的工具
结 •分像方法
•测标
35
作 1、天然立体观察产生立体感觉的原因 是什么？像对立体观察产生立体感觉
业 的原因是什么？
Z Y
Z Y
立体像对的相对定向与立体模型的绝对定向
第 1页
立体像对的相对定向与立体模型的绝对定向
3.5 立体像对的相对定向——共面条件方程
立体像对的相对定向：恢复立体像对中两张像片（或光束）间的相对方 位的过程，叫做立体像对的相对定向。
共面条件方程：通过讲述立体像对的基本定义时，我们知道相应光线和 摄影基线共处于同一平面（核面）内，这也是恢复立体像对的相对方位的几 何条件——共面条件，共面条件的解析表达，叫做共面条件方程。
相对定向的目的：恢复两张像片的相对位置，达到同名光线对对相交， 建立起与地面相似的几何模型。
完成手段：解算五个相对方位元素。 3.5.1 共面条件方程的一般形式
同名光线对对相交，与摄影基线 B 共面，则有矢量 S1a1，S2a2 ，B 的混
合积等于零，即 S1S2 • (S1a1 S2a2 ) 0 。
N2 X 2
Q N1Y1 (N2Y2 By )
常数项的几何意义：Q 为定向点上模型上下视差，当一个立体像对完成 相对定向，Q＝0。当一个立体像对未完成相对定向，即同名光线不相交，Q≠0。
3. 误差方程及法方程的建立：
vQ
Bx
Y2 Z2
Bx
X 2Y2 Z2
N2
(Z2
Y22 Z2
)
N2
X 2 N2
X 2 Y2 Z 2
2. 方程式线性化
按泰勒级数展开：F F 0 F F F F F 0
计算各偏导数：
010
F
Bx
X1
X2
Y1 Y2
Z1 Z2
Bx
X1 X2
Z1 Z2
Bx (X 2Z1 X1Z2 )
F
Bx ( X1Y2
X 2Y1 )
Bx By Bz
第四章 双像立体测图基础与立体测图
双像立体测图基础与 立体测图
主要内容
4-1、人眼的立体视觉原理与立体量测
4-2、立体像对与双像立体测图
4-3、立体像对的相对定向元素和模型的绝对
定向元素
4-4、模拟法立体测图
4-5、解析法立体测图
4-1 立体视觉原理与立体量测
一、立体视觉原理 人眼的天然立体视觉： 能判断景物的远近 看到立体的根源： 生理视差
Ztp Z0 Ytp X0 Y0
M
Xtp
绝对定向元素： ，X0 ， Y0 ， Z0 ，， ，
模拟法立体测图
这是一种经典的摄影测量制图方法。它是利用两个投影器，将 航摄的透明底片，装在投影器中，再用灯光照射，用与立体电 影相似的原理，重建地面立体模型。在测绘承影面上，用一个 量测用的测绘台进行测图。这种方法曾经是测图的重要方法。 由于它是用立体型的航测仪器，模拟摄影过程的反转，所以称 为模拟摄影测量。这种方法所用的仪器类型很多，70年代后， 由于电子技术的发展，这类仪器已被解析测图仪代替。这种仪 器测绘的地形图都是线划产品，用于建立地理基础信息库时， 还需将地图进行数字化，增加了工作量。因此，目前这类仪器 都在进行技术改造，增加计算机与接口设备，甩计算机输助测 日，提高测囹效率，并使产品具有线划与数字两种形式。可直 接进入地理信息库。
S1 S1 S1 1 1 1
S1
x
S1
y
S1
z
2
2
2
x
y
z
2、单独法相对定向元素
Z1 Y1 S1 X1 y1 B S2 Z2 Y2 X2 y2
在以左摄影中心 为原点、左主核 面为XZ平面、 摄影基线为X轴 的右手空间直角 坐标系中，左右 像片的相对方位 元素称～
摄影测量学期末考试复习题库
名词解释摄影测量：从非接触成像系统，通过记录、量测、分析与表达等处理，获取地球及其环境和其他物体的几何、属性等可靠信息的工艺、科学与技术摄影比例尺：一个航摄区域的像片比例尺平均值称为摄影比例尺地面采样间隔：指数字影像像上一个像素所对应的地面尺寸航向重叠度：相邻像片在航线方向上的重叠度称为航向重叠度旁向重叠度：相邻航线间的重叠度称为旁向重叠度像片倾斜角：航空摄影瞬间摄影机主光轴与铅垂线的夹角称为相片倾斜角摄影基线：沿航线方向相邻两个摄站之间的连线称为摄影基线航线间隔：相邻航线之间的距离称为航线间隔像片旋偏角：航空摄影中，相邻相片的像主点连线与像幅沿航线方向的两框标连线之间的夹角，称为相片旋偏角中心投影：所有投射线或其延长线都通过（或会聚于）空间一固定点的投影称为中心投影透视变换：在数学中，两个平面间的中心投影称为透视变化相对航高：飞机相对于某一基准面的高度称为相对航高像片内方位元素：确定摄影机的投影中心（镜头中心）相对于相片平面位置关系的参数称为相片的内方位元素像片外方位元素：在恢复像片内方位的基础上，确定像片在摄影瞬间空间位置和姿态的参数称为像片的外方位元素倾斜误差：在摄影测量中，由像片倾斜引起的像点位移称为倾斜误差投影误差：由地形起伏引起的像点位移称为投影误差单像空间后方交会：利用相片覆盖范围内一定数量地面控制点及其对应的像点坐标解求像片的外方位元素，这种方法就是单向空间后方交会立体像对：从不同摄站获取的同一景物的两张像片称为立体像对同名像点：物方任意一点分别在左右两张影像上的构像点左右视差：同名像点在各自像平面内的横坐标（x坐标）之差成为左右视差上下视差：同名像点在各自像平面内的纵坐标（y坐标）之差成为左右视差核面：通过摄影基线的任一平面称为核面同名核线：同一核面和左右像片的交线称为同名核线相对方位元素：用于描述立体像对中左右两张相片相对方位的独立参数称为相对方位元素几何模型：与实地相似，但方位和比例尺都不确定的立体模型称为几何模型立体像对的空间前方交会：利用立体像对的相对方位元素（或外方位元素）和同名像点的像平面坐标解算模型点坐标（或地面点坐标）的方法或技术称为立体像对的空间前方交会绝对方位元素：确定立体模型相对于地面坐标系的方位和比例因子所需要的所有独立参数称为立体像对的绝对方位元素解析空中三角测量：利用少量野外控制点，通过摄影测量解析方法确定区域内大量待求点地面坐标或所有像片外方位元素的工作称为解析空中三角测量自检校光束法区域网平差：利用一个用若干附加参数描述的系统误差模型，在区域网平差的同时解求这些附加参数，进而达到自动测定和消除系统误差的目的。
第三章 立体像对解析
Y1
X1
S2 A XA − Xs2 YA −Ys2 ZA − Zs2 = = = = N2 S2a2 X2 Y2 Z2
第三节、立体像对的前方交会
X A = Xs1 + N1 X1 = Xs2 + N2 X2 YA = Ys1 + N1Y1 = Ys2 + N2Y2 ZA = Zs1 + N1Z1 = Zs2 + N2Z2
B X1 X2
0 Y1 Y2
0 Z1 = 0 Z2
A
X 2 x2 Y2 = R 2 y 2 Z − f 2
第四节、双像解析的三种方法
像片空间后交、 像片空间后交、前交解求地面目标空 间坐标 利用立体像对内在几何关系： 利用立体像对内在几何关系：相对定 模型点坐标→绝对定向→ 向→模型点坐标→绝对定向→地面点 坐标 光束法求解地面目标的空间坐标－ 光束法求解地面目标的空间坐标－待 定点、已知控制点列误差方程， 定点、已知控制点列误差方程，整体 平差， 平差，理论上最严密
第五节、解析法相对定向 单独法相对定向元素-以基线坐标系为基础 单独法相对定向元素 以基线坐标系为基础
Z1 Y1 S1 B X1 S2 Z2 Y2 X2
ϕ1 κ1
y1
ϕ2
ω2 κ2
y2
x2
单独法相对定向元素： 单独法相对定向元素 ϕ1 ， κ1 ，ϕ2，ω2，κ2
第五节、解析法相对定向
二、解析相对定向原理 同名光线对对相交于核面内
第三节、立体像对的前方交会
计算过程： 计算过程： 获取已知数据x 获取已知数据 0 , y0 , f , XS1, YS1, ZS1, ϕ1, ω1, κ1 , XS2, YS2, ZS2 , ϕ2, ω2, κ2 量测像点坐标 x1,y1 , x2,y2 由外方位线元素计算基线分量 BX, BY, BZ 由外方位角元素计算像空间辅助坐标 X1, Y1, Z1 , X2, Y2, Z2 计算点投影系数 N1 , N2 计算地面坐标 XA, YA, ZA
摄影测量考试题与详细答案
1摄影测量学2航向重叠3单像空间后方交会4相对行高5像片纠正6解析空中三角测量7透视平面旋转定律8外方位元素9核面10绝对定向元素一、填空1摄影测量的基本问题，就是将 _________ 换为__________ 。
2物体的色是随着 _________ 光谱成分和物体对光谱成分固有不变的__________ 、________ 和_________ 的能力而定的03人眼产生天然立体视觉的原因是由于 _________ 的存在°4相对定向完成的标志是 _________5光束法区域网平差时，若像片按垂直于航带方向编号，则改化法方程系数阵带宽为______ 若按平行于航带方向编号,则带宽为_____________三、简答题1两种常用的相对定向元素系统的特点及相对定向元素。
2倾斜位移的特性。
3单行带法相对定向后，为何要进行比例尺归化？为何进行？4独立模型法区域网平差基本思想。
5何谓正形变换？有何特点？四、论述题1空间后方交会的结算步骤。
2有三条航线，每条航线六张像片组成一个区域，采用光束法区域网平差。
(1)写出整体平差的误差方程式的一般式。
(2)将像片进行合理编号，并计算带宽，内存容量(3)请画出改化法方程系数阵结构简图。
A卷答案：、1是对研究的对象进行摄影，根据所获得的构想信息，从几何方面和物理方面加以分析研究，从而对所摄影的对象本质提供各种资料的一门学科。
2供测图用的航测相片沿飞行方向上相邻像片的重叠。
3知道像片的内方位元素，以及三个地面点坐标和量测出的相应像点的坐标，就可以根据共线方程求出六个外方位元素的方法。
4摄影瞬间航摄飞机相对于某一索取基准面的高度。
5将中心投影转换成正射投影时，经过投影变换来消除相片倾斜所引起的像点位移，使它相当于水平相片的构象，并符合所规定的比例尺的变换过程。
6是将建立的投影光束，单元模型或航带模型以及区域模型的数字模型，根据少数地面控制点，按最小二乘法原理进行平差计算，并求加密点地面坐标的方法。
《摄影测量学教程》教学课件—13立体视觉
同步闪闭法： 影响在计算机上以高于100帧/秒的频率交替显示，
同时通过红外发射器，将信号发射给具有液晶开关的眼 睛，液晶开关与计算机显示屏上的影像同时开、关，实 现分像，达到立体观测的目的。 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。
a1
b1
a2 b2
➢同名像点连线与眼基线在同一 平面内；
S1 b1 a1
b
S2 b2 a2
➢两像片的比例尺相近（差别小 于15%）
人造立体视觉：空间景物在感光材料上构像，再用人眼立体
观察构像的像片而产生生理视差，重建空间景物立体视觉。
所看到的的立体模型称为视模型。
3.人造立体视觉
摄影测量中，利用相邻航 片组成立体像对，左眼看左 片，右眼看右片，可获得地 面的立体模型，进行量测。
偏振光可用于彩色影像的立体观察，获得彩色的立 体模型。
课程小结与思考题
总结 1、人眼的构造 2、人造立体视觉 3、人造立体视觉成像原理和条件（重点） 4、立体观察方法：立体镜法、叠映影像的立体观察：红
绿互补法、光闸法、偏振光法以及液晶闪闭法。（重点）
思考题 1、摄影测量中运用立体视觉来重构航测立体的方法有哪
4.立体观察方法
人造立体视觉必须满足每 只眼睛必须只能观察像对的一 张像片，通常称为分像，这与 我们平时观看物体双眼交会与 凝视的本能相违背，因此需借 助立体观察一起达到分像的目 的。
借助不同仪器进行立体观察，有不同的立体观察方法。
4.1立体镜法
两透镜之间间距约等于人眼基距，桥架高度等于透镜 的焦距。观察时，像片放在透镜的焦面上，像片上的物点 光线，通过透镜后为一组平行光线，使观察者感到物体在 较远的距离，达到人眼的调焦与交会本能的基本统一。
摄影测量学 第三章 人眼的立体视觉和立体观测
白光照射
白
a2(绿)
光闸法
在投影的光线中安装光闸，两个光闸相互 错开
观测者带上与投影器中光闸同步的光闸眼镜
偏振光法
在两投影光路中安装两块偏 振 平面互成90°的偏振器
观测者带上一副检偏镜 镜片的偏振平面相互垂直， 左右分别与投影的左右偏振 平面相互垂直
液晶闪闭法
人眼的立体视觉与立体观测
主要内容
பைடு நூலகம்一、人眼立体视觉原理
二、人造立体视觉 三、像对的立体观察
§3.1.1 人眼立体视觉
人 眼 基 本 构 造
图3.1 人眼的结构
人眼好像一个完善的自动调光的摄影机—— 水晶体如同物镜，瞳孔如同光圈，网膜像底 片。
人 眼 立 体 视 觉
单眼观察：景物的中心构像，单张像片；
者眼睛的距离不相等。
fc f 为夸大系数，f c为观察立体时像片距人眼的 距离250mm，等于人眼的明视距离
重叠影式观察立体
互补色加法
在投影器中插入互补色滤 光片 （品红色、蓝绿色） 观测者双眼分别带上同色
镜片
互补色减法
在白纸上分别用品红、 绿互补色印刷一对像片， 观测者左右眼分别戴上 品红、绿互补色眼镜， 在明室对立体图画进行 观察。
立体镜观察
桥式立体镜
在一个桥架上安置两个相同的简单透镜
透镜光轴平行，间距约为眼基距，高度等于透镜主距
立体镜观察立体
反光立体镜
在左右光路中各加入一对反光镜扩大像片间距，可 对大像幅进行立体观察。
结果：立体模型与实物不一样，主要是在竖直方向夸 大了，地面的起伏变高，有利于高程量测。
原因：航摄像片的主距与观察时像片所在位置距观察
测绘技术中的摄影测量与三维建模技术
测绘技术中的摄影测量与三维建模技术摄影测量与三维建模技术是现代测绘技术中的两个重要组成部分。
它们在地理信息系统、城市规划、建筑设计、土地管理等领域有着广泛的应用。
本文将从摄影测量与三维建模技术的基本原理、应用范围、发展趋势等方面进行论述，以揭示其在测绘领域的重要性。
摄影测量技术是利用光学相机对地面进行影像采集，并通过对影像进行几何和物理分析，获取地面实体的位置、形状和尺寸信息的一种测量方法。
它主要包括摄影测量基本理论、相机标定、空间重建等内容。
其中，相机标定是将图像坐标与实际物理坐标相互联系的过程，它是摄影测量的基础。
通过相机标定，我们可以获得相机的内外参数，从而实现对地面实体的精确定位和形状还原。
空间重建是指通过对影像进行三维几何分析，获取地面实体的三维位置和形状信息的过程。
通过对影像的立体测量，可以实现对地面实体的测绘和三维建模。
在测绘领域，摄影测量技术可以应用于各种测绘任务，如地形测量、遥感影像处理和制图等。
地形测量是指对地面地形进行测量和分析的过程，它是地理信息系统和城市规划的基础。
通过摄影测量技术，可以获取地面地形的高程数据，从而实现对地表地貌和地势的精确描述。
遥感影像处理是指对遥感影像进行分析和解译的过程，它是土地利用和环境保护的重要手段。
通过对遥感影像进行几何和物理分析，可以获得土地利用类型、土壤质量、植被覆盖等有关信息。
制图是指将地理信息转化为地图的过程，它是地图制作和导航系统的基础。
通过摄影测量技术，可以获取地面实体的几何和拓扑关系，从而实现对地图的制作和更新。
三维建模技术是将地面实体的三维位置和形状信息转化为三维模型的过程。
它主要包括三维数据采集、三维数据处理和三维数据可视化等内容。
其中，三维数据采集是指通过激光雷达、摄影测量等手段对地面实体进行三维扫描和重建的过程。
通过激光雷达和摄影测量技术，可以快速、高精度地获取地面实体的三维位置和形状信息。
三维数据处理是指对三维数据进行滤波、配准和拼接等处理的过程。
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z1 Z 0
y1Y 0
S11
xX1 0
Z
Y
A
D
X
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3.4.3 像对的绝对方位元素
绝对方位元素的确定
• 以左像空系为模型坐标系
X s1 ,Ys1 , Z s1 , x1 ,1 , 1 , B
• 以摄测系为模型坐标系
X D ,YD , Z D , , , , B
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3.4.3 像对的绝对方位元素
大小：比例尺；
位置：相对定向时采用的坐标系的原点在物方
坐标系的坐标X0、Y0、Z0; 方向： , ,
这实际上就是空间相似变换的七个参数。
XT
X
X0
YT M Y Y0
ZT
Z
Z0
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3.4.2 像对的相对方位元素
• 单独像对系统
特点：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。
Z 0 z1
Y0
S1
1
y1
o1
0
1x1
W1
z2
S2
X0
2
o2
y2
0 2 x2
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第三章 摄影测量基础
§3.1 中心投影与透视变换 §3.2 中心投影的构像模型 §3.3 影像的比例尺与像点移位 §3.4 立体像对与立体模型 §3.5 像对的立体观察与量测 §3.6 摄影测量研究的基本问题
1
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引言
zy
S
x
y
a
o
x
ZT
A
YT
OT
XT
2
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8
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3.4.1 立体像对的基本概念 3.4.1.1立体像对的定义（Stereo Pair）
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3.4.1 立体像对的基本概念 3.4.1.2 立体像对的点、线、面
同名光线(AS1,AS2) 同名像点(a1,a2)
P1
a1o1 n1
o2
P2
n2 a2
3.4.1 立体像对的基本概念 3.4.1.3 立体模型
3、这立无体数模对型相应光线的交点，构成了一个三 维表面，这个表面就叫做立体几何模型。
显然，这个立体几何模型的形状、大小、 位置与该立体像对所摄地区的地表面完全一 致。。
问题 提出
但是，实际不可能在空中放置投影仪！
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清晰视角： 左右 1.50
分辩点状物体：45 线 状 物 体：20
利用单眼观察去决定物 体的远近是比较困难的。
只能靠经验。
人眼视轴活动范围： 左右 ±450 上下 +300 ，-500
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3.5.1 像对的立体观察
3.5.1.1 视差理论
双眼观察
双眼观察特点 交会作用 交会作用与调节作用的 一致性 空间影像的形成 能够估计景深
B
S1 B S’2
S2
D
C
A
15
B
1 B M B
在恢复光束内方位 及保持立体像对两张像 片的相对方位的情况下， 通过摄影过程的几何反 转，由无数同名光线相 交得到的与实地相似的 三维几何表面叫做立体 模型。
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3.4.1 立体像对的基本概念
立体模型与实际地表之间关系? 相似关系：比例尺、方位不确定
• 连续像对系统
特点：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。
21
z2 z1
y2 y1
z1
S2 y1 B
x2 x1
S1
x1
y2
o2
x2
y1
o1
x1
x
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3.4.2 像对的相对方位元素 • 以左像空系为基础
f f
Z Zs c1x c2 y c3 f
一个点只能列2个方 程未知数却有3个。
A
从方程个数来
讲，必须要至
少3个方程。
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引言
zy
S
x
从方程个数 来讲，有4 个方程，可
y
a
o
x
以解算。
ZT
A5
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二维影像摄影测量三维空间立体
引言
X
Y
Xs (Z Zs) a1x a2 c1x c2
Ys (Z Zs) b1x b2 y
y a3 y c3 b3 f
f f
c1x c2 y c3 f
X Z
Xs Zs
a1 x c1 x
a2 y c2 y
a3 f c3 f
Y
Ys
b1x b2 y b3
f
BR AR
40
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3.5.1 像对的立体观察
3.5.1.3 立体观察效果
LR RL
41
L R
L
正立体 反立体 零立体
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3.5.1 像对的立体观察
3.5.1.3 立体观察效果
42
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3.4.1 立体像对的基本概念 3.4.1.3 立体模型
在 保 持 光 P1 a1o1
束形状、恢复摄
影时外方位元素
S1
之后，用投影器
将像片影像反投
下来，这时相应
投影光线必成对
相交在原来的地
面点上。
摄影几何反转
B A
o2 P2 a2
S2
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立体像对的相对方位 问
元素。
题
提
A
出
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
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3.4.2 像对的相对方位元素
相对方位元素系统
• 连续像对系统——以左像空系为基础的 相对方位元素系统 • 单独像对系统——以基线坐标系为基础的 相对方位元素系统
每个物点与基线决定一个核面，每个同名光线对也同 样决定一个核面。 核线（epipolar plane）：核面与像面的交线。
核点（epipolar Points）：基线的延长线与像面的交点。
所有核面均通过基线，所以所有的核线均交于核点。
注意：同一核面上各地面点的相应像点必分别在两张像片 的相应核线上。
摄影基线(S1S2) J1
B S1
S2
J2
核面（垂核面、主核面）
核线（垂核线、主核线）
WA
核点（核点是谁的合点？）
A
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3.4.1 立体像对的基本概念 3.4.1.2 立体像对的点、线、面
同名光线（Conjugate Rays）： 同名像点（Conjugate Image Points ）： 摄影基线（Air_Base）：两摄站的连线 核面（epipolar plane ）：包含基线的任意平面。
3.5 像对的立体观察与量测
（1）人工立体观察 立体观察是指通过观
察立体像对来获得人造立 体效应的过程。
——单像量测 识别困难、量测精度低 ——立体观测 不仅增强了辨认像点的能 力，提高量测的精度，而 且可以提高效率。
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3.5 像对的立体观察与量测
（2）计算机自动匹配 优点：效率高、精度高。主要适用于空三连接点的 自动选取与转点、DEM自动采集。 缺点：地物识别难以自动化；大比例尺测图受地表 覆盖影响，DEM自动采集数据编辑难度大。
Z Zs c1x c2 y c3 f
已知：
x，y
求：
XS，YS，ZS ai，bi，ci
X，Y，Z
？
f
3
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引言
zy
S
x
y
a
o
x
ZT YT
OT
XT
4
X Z Y
Xs Zs Ys
a1x a2 y a3 c1x c2 y c3
b1x b2 y b3 f
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3.5 像对的立体观察与量测 立体像对自动匹配
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3.5.1 像对的立体观察
3.5.1.1 视差理论
人眼的结构
角膜 虹膜
瞳孔 虹膜
构像系统： 角膜、瞳孔、水 晶体（变焦透 镜）、玻璃体和 网膜。
水晶体 韧带
轴视 玻璃体
视网膜
盲斑
脉络膜
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3.5.1 像对的立体观察
3.5.1.1 视差理论
生理视差：
ALCL ARCR
生理视差是产生立体 感觉的生理基础。
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视差角
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3.5.1 像对的立体观察
3.5.1.1 视差理论
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