第四章 立体观察和立体量测4
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第4章 双像立体测图原理与立体测图
二、人造立体视觉
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16%）
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A
C a1 c1 b1 c 2 P1
OL BL
C L AL
B
a2 b2 P2
航向重叠60％
精选版课件ppt
27
§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。
o1 a1 S1
oa22 S2
A
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28
§4-2立体像对与立体测图原理
1、立体像对的定义（Stereo Pair）
精选版课件ppt
几何表面。
A
B
精选版课件ppt
1 B M B
37
§4-2立体像对与立体测图原理
三、立体像对恢复固有几何关系的过程
利用像对进行立体测图，必修重建与实地相似且符合比 例尺及空间方位的几何模型，若能恢复像片对的内、外方 位元素，就能恢复像片固有的几何关系，因此，重建立体 模型的过程是：
（1）恢复像片对的内方位元素，也称内定向。 （2）恢复像片对的外方位元素。相对定向和绝对定向。
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3
§4-1双像立体测图原理与立体测图
一、人眼的天然立体视觉 角膜
视差理论
虹膜 水晶体
瞳孔 虹膜
韧带
人眼的结构
轴视 玻璃体
视网膜
盲斑
脉络膜
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。
第4章 双像立体测图原理与立体测图
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1
1
n
1
B
W
A
n
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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
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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 双向立体测图基础与立体测图
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%）
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%）
第04章 双像立体测图基础与立体测图
2.恢复像对外方位元素，重建立体模型 X s ,Ys , Z s
, ,
途径二：相对定向 + 绝对定向
生理视差是产生天然立 体感觉的基本原因
双眼观察的天然立体视觉
双眼观察的天然立体视觉
双眼观察的天然立体视觉
人造立体视觉
人 造 立 体 视 觉 的 产 生
人造立体视觉
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%）
a3 f c3 f
S
Y
Ys
(Z
Zs)
b1x
b2
y
b3
f
c1x c2 y c3 f
x
y oax
恢复摄影时摄影基线、
同名光线、同名像点
ZT YT
A
与地面点之间的几何
关系，实现摄影过程 OT
XT
的几何反转
双像立体测图概述
定义: 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 同名光线对对相交。 由无数同名光线相交 交点构成的与实地相 似的几何表面。
量测的内容：像点坐标量测、左右视差量测、左右视差较 量测、上下视差量测。借助于有测量标志的量测工具或仪器进行。
测标
测标的作用 测标的种类
§4-2 立体像对与双像立体测图
➢ 立体像对的基本概念 ➢ 双像立体测图概述
立体像对的基本概念
航向重叠60％
立体像对的基本概念
由不同摄站获取的，具有一定影像 重叠的两张像片。
影像构成立体
相对，她是立
体摄影测量的
基本单位
, ,
途径二：相对定向 + 绝对定向
生理视差是产生天然立 体感觉的基本原因
双眼观察的天然立体视觉
双眼观察的天然立体视觉
双眼观察的天然立体视觉
人造立体视觉
人 造 立 体 视 觉 的 产 生
人造立体视觉
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%）
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恢复摄影时摄影基线、
同名光线、同名像点
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A
与地面点之间的几何
关系，实现摄影过程 OT
XT
的几何反转
双像立体测图概述
定义: 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 同名光线对对相交。 由无数同名光线相交 交点构成的与实地相 似的几何表面。
量测的内容：像点坐标量测、左右视差量测、左右视差较 量测、上下视差量测。借助于有测量标志的量测工具或仪器进行。
测标
测标的作用 测标的种类
§4-2 立体像对与双像立体测图
➢ 立体像对的基本概念 ➢ 双像立体测图概述
立体像对的基本概念
航向重叠60％
立体像对的基本概念
由不同摄站获取的，具有一定影像 重叠的两张像片。
影像构成立体
相对，她是立
体摄影测量的
基本单位
摄影测量第四章
1.3 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。
2 像对立体观察的效果 进行像对立体观察时，在满足上述条件的情况下，如果像 片像对眼镜安放的位置不同，可以得到不同的立体效果。 即可能产生正立体、反立体和零立体效应。 2.1 正立体 正立体是指观察立体像对时形成的与实地景物起伏相一 致的立体感觉。 2.2 反立体 反立体是指观察立体像对时产生的与实地景物起伏相反 的一种感觉。 2.3 零立体 像对立体观察中形成的原景物起伏消失了的一种效应， 称为零立体效应。
L L σ L = γ = be b 2 fe
2 M 2 M
点深度位移
取△L/LM作为判断点深度位移的相对误差， 要提高判断能力： 一是采取间接地增大眼基线 二是使眼的生理视差的分辨率增大。
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。 那么，人的双眼为什么能观察景物的远近呢？ 那么，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。
两眼视线的交会角称为交向角。 注视点M到眼基线的距离L 注视点M到眼基线的距离L与交向角 γ be γ之间的关系： tan =
2 2L
当角γ为小值时，上式可简化为： L=be/γ 眼的最适宜的交向角相当于L为明视距离下 的情况，为13度~15度。
由于网膜窝的视场角为1 度左右，在注视点M的视场范 围内设有另一点K，那么在两 眼的网膜窝处也将得到K的影 像，k1,k2，于是在网膜窝处得 到弧m1k1和m2k2,设点K和M于 眼基线在同一个平面内，弧 m1k1和m2k2之差称为生理视差 σ，即 σ=m1k1-m2k2 以注视点构像m1和m2为准，点 k1和k2 在注视点的左侧时弧 长取正号。若σ>0，表示点K 较注视点M近一些。
第四章立体观察和立体量测4
三、解析测图仪的原理：（ 解析测图仪的原理：（Principle of ：（ Analytical Stereoplotter） ） ●解析测图仪是用计算机进行解算，但输入坐 解析测图仪是用计算机进行解算， 解析测图仪是用计算机进行解算 标的方式有两种：一是输入物方坐标， 标的方式有两种：一是输入物方坐标，用计算 机解算相应的像点坐标， 机解算相应的像点坐标，并驱使像片盘达到像 点的位置。二是用坐标仪输入像点坐标， 点的位置。二是用坐标仪输入像点坐标，计算 机求出相应物点的坐标。实践证明， 机求出相应物点的坐标。实践证明，输入物方 坐标更加灵活实用， 坐标更加灵活实用，所以大多数解析测图仪都 属于这一类。 属于这一类。图8——17为输入模型坐标计算 为输入模型坐标计算 像点坐标的解析测图仪工作原理。 像点坐标的解析测图仪工作原理。 像片放在像片盘上后， 像片放在像片盘上后，由观测者在键盘上把摄 影机主距、物镜畸变差、大气折光差、 影机主距、物镜畸变差、大气折光差、地球曲 率等必要的数据输入， 率等必要的数据输入，并输入像片四个框标的 理论值。单像观测每个像片的四个框标， 理论值。单像观测每个像片的四个框标，计算 机即可进行内定向，确定像主点位置， 机即可进行内定向，确定像主点位置，进行像 片坐标与仪器架坐标之间的换算， 片坐标与仪器架坐标之间的换算，以及底片变 形参数的计算。 形参数的计算。解析
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。 或是在组成正立体效应后，将左右像片各旋转 180°，如图（c），同样可得到一个反立体效应。
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。
卫星遥感与航空摄影测量之像对的立体观察与立体量测课件
特点
卫星遥感和航空摄影测量具有覆盖范 围广、信息量大、实时性强等优点， 广泛应用于地理信息获取、资源调查 、环境监测等领域。
遥感与摄影测量的应用领域
01
地理信息获取
通过卫星遥感和航空摄影测量技术，获取高精度、高分 辨率的地理信息数据，为地理信息系统（GIS）提供基 础数据。
03
02
资源调查
利用遥感和摄影测量技术，调查土地、森林、水等资源 的分布、面积、质量等信息，为资源管理和规划提供依 据。
立体量测的方法
手工立体量测
利用立体观察眼镜或立体显示器 ，手动标记和测量影像中的特征
点，获取三维坐标。
自动立体量测
利用计算机视觉技术和算法，自动 识别和测量影像中的特征点，实现 快速、准确的三维量测。
数字摄影测量
结合数字图像处理和摄影测量技术 ，通过自动化或半自动提取影像中 的信息，进行三维重建和量测。
05 像对处理的未来展望
技术发展趋势
1 2 3
自动化与智能化
随着人工智能和机器学习技术的不断发展，像对 处理将更加自动化和智能化，减少人工干预，提 高处理效率。
高分辨率与高精度
随着遥感卫星和航空摄影设备的不断升级，未来 像对处理将更加注重高分辨率和高精度的数据获 取和处理。
多源数据融合
未来像对处理将充分利用不同来源、不同类型的 数据，实现多源数据的融合，提高处理结果的准 确性和可靠性。
立体观察的应用
A
地形测量
利用像对立体观察技术，测量地形地貌特征， 制作地形图和数字高程模型。
城市规划
通过像对立体观察，分析城市空间布局和 建筑物分布，为城市规划提供依据。
B
C
资源调查
利用像对立体观察技术，调查土地利用、森 林覆盖、矿产资源等，为资源管理和开发提 供数据支持。
卫星遥感和航空摄影测量具有覆盖范 围广、信息量大、实时性强等优点， 广泛应用于地理信息获取、资源调查 、环境监测等领域。
遥感与摄影测量的应用领域
01
地理信息获取
通过卫星遥感和航空摄影测量技术，获取高精度、高分 辨率的地理信息数据，为地理信息系统（GIS）提供基 础数据。
03
02
资源调查
利用遥感和摄影测量技术，调查土地、森林、水等资源 的分布、面积、质量等信息，为资源管理和规划提供依 据。
立体量测的方法
手工立体量测
利用立体观察眼镜或立体显示器 ，手动标记和测量影像中的特征
点，获取三维坐标。
自动立体量测
利用计算机视觉技术和算法，自动 识别和测量影像中的特征点，实现 快速、准确的三维量测。
数字摄影测量
结合数字图像处理和摄影测量技术 ，通过自动化或半自动提取影像中 的信息，进行三维重建和量测。
05 像对处理的未来展望
技术发展趋势
1 2 3
自动化与智能化
随着人工智能和机器学习技术的不断发展，像对 处理将更加自动化和智能化，减少人工干预，提 高处理效率。
高分辨率与高精度
随着遥感卫星和航空摄影设备的不断升级，未来 像对处理将更加注重高分辨率和高精度的数据获 取和处理。
多源数据融合
未来像对处理将充分利用不同来源、不同类型的 数据，实现多源数据的融合，提高处理结果的准 确性和可靠性。
立体观察的应用
A
地形测量
利用像对立体观察技术，测量地形地貌特征， 制作地形图和数字高程模型。
城市规划
通过像对立体观察，分析城市空间布局和 建筑物分布，为城市规划提供依据。
B
C
资源调查
利用像对立体观察技术，调查土地利用、森 林覆盖、矿产资源等，为资源管理和开发提 供数据支持。
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。
立体视觉与立体量测
像对立体观察的效果
正立体
• 指观察立体像对时形成的与实地景 物起伏（远近）相一致的立体感觉
像对立体观察的效果
反立体
• 指观察立体像对时形成的与实地景 物起伏（远近）相反的立体感觉
像对立体观察的效果
零立体
• 像对立体观察中形成的原景物起伏（远近）消失了 的一种效应
• 将立体像对的两张像片各旋转90度，使同名像点的 连线都相等，且原左右视差方向改变为与眼基线垂 直所得到的结果
• 这样就保证了左边相机拍摄的东西只能 进入左眼，右边相机拍摄到的东西只能 进入右眼
• 偏振光法可用于彩色影像的立体观察， 获得彩色的立体视模型
立体观察
4、光闸法
立体观察
5、液晶闪闭法
• 通过红外发生器和液晶眼镜来实现红外 发生器一端与显卡相连，图像显示软件 按一定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 左右镜片交替闪闭，达到分像的目的
• 这时所有同名像点的生理视差都为0，故消失了远 近的感觉
第三部分
像对的立体量测
像对的立体量测
摄影测量中
• 不仅需要用像对进行，建立立体模 型，还要对立体模型进行量测
摄影测量
• 采用像对的立体，观察方法，以浮 游测标切准视模型点作为量测手段
S1
S2
a1
T
T a2
A2 A1 A1
立体像对量测谢谢观看Fra bibliotek人眼的结构
立体视觉
1、双眼观察的天然立体视觉
• 用单眼观察景物时，使人感觉到的 仅是景物的中心构像，好像一张像 片一样，得不到景物的立体构像， 不能正确判断景物的远近
人眼的天然立体视觉
用双眼观察景物，才能判断景物 的远近，得到景物的立体效应
第四章 双像立体测图基础与立体测图
《摄影测量学》第四章
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～
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～
第四章立体观察与像点坐标量测（可编辑）
第四章立体观察与像点坐标量测第四章立体观察与像点坐标量测摄影测量教研室赵双明摄影测量教研室smzhao2000@sohu主要内容一、立体视觉原理一、立体视觉原理二、像对的立体观察二、像对的立体观察三、像点坐标量测三、像点坐标量测四、像片系统误差四、像片系统误差§4.1 立体视觉原理单眼观察景物,不能正确判断景物的远近;只有双眼观察景物,才能判断景物的远近,得到景物的立体效应,这种现象称为人眼的立体视觉。
′′σ =aba b交会角 r眼基线 br视距 L生理视差σ人造立体视觉人造立体视觉摄影测量中,利用相邻像片组成像对,左眼看左片,右眼看右片,可获得地面的立体模型,进行量测。
AB’PPab a’b’左眼右眼立体观察条件立体观察条件立体像对分像条件两像片上相同景物(同名像点)的连线与眼基线应大致平行左右像片比例尺应相近(差别15%)立体效应立体效应反立体正立体S SS SSSSS 2 2SS 2 2111111SS22ba aabb22b b 2b a b aa 2 11 a 11aa aa1 21 112 22 bb b1 b1 22112P 2P PP12 1222PPPP2211PP11ABB AA AAABBBB立体模型与实物相反立体模型与实物相同左右像片位置对调、或各旋转180 °起伏的视模型变平左右像片旋转90 °零立体§4.2 像对的立体观察光线照射透明的左右像片立体像对,光线照射透明的左右像片立体像对,使影像叠映在同一个投影面上,通过某使影像叠映在同一个投影面上,通过某种方式使得观察者左右眼睛分别看左右种方式使得观察者左右眼睛分别看左右两张影像,从而产生立体效应两张影像,从而产生立体效应§4.2 像对的立体观察立体镜观察叠影式的立体观察互补色法互补色法光闸法光闸法偏振光法偏振光法液晶闪闭法液晶闪闭法双目镜立体观察-立体坐标量测仪§4.2 像对的立体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§4.2 像对的立体观察立体镜观察反光立体镜扩大眼基距,可对大像幅进行立体观察§4.2 像对的立体观察叠影式的立体观察互补色法在投影器中插入互补色滤光片(品红色、蓝绿色)。
4立体观察与立体量测
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2、视差理论
当人用双眼观察空间远近 不同的景物A、B两点时，两
眼产生生理视差，获得立体
视觉，可以判断景物的远近。
生理视差： η=ALCL-ARCR 生理视差是产生立体感 觉的生理基础。
二、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。这样的立体视 觉称为人造立体视觉，所看到的的立体模型称为视模型。
和其它光学装置组成。左右像点分别经棱镜折射、透镜放大、再一次
折射后传入目镜，观察者左眼看左像，右眼看右像得到立体效应。
二、立体量测
1、立体量测的目的
对立体模型进行立体量测的目的是得到左右像点的坐标量测值x1、y1、 x2、y2 。其中，同名像点的x坐标之差x1-x2和y坐标之差y1-y2分别称为左 右视差和上下视差，用p和q表示。然后利用像点坐标与相应的地面点坐 标之间的关系式——共线条件方程式和各片的外方位元素，解求相应模 型点的模型坐标等参数。
何模型进行量测，直接给出符合规定比例尺的地形图，获取地理基础信 息。使用一个立体像对构建地面立体模型的方法也称为立体摄影测量。
理论基础：摄影时摄影基线、同名射 线、同名像点与地面点之间有着固定 的几何关系，它可以通过恢复像对的 内外方位元素来实现，进而能够重建 与实地相似且符合比例尺及空间方位 的几何模型。
自动变焦，在网嫫窝（如 同底片）上得到清晰的像， 眼睛瞳孔的作用好似光圈。
单眼观测景物时，感觉到的仅仅是景物的透视像，就像像片一样， 不能正确判断景物的远近，只能凭经验去间接地判断。只有用双眼观
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2、视差理论
当人用双眼观察空间远近 不同的景物A、B两点时，两
眼产生生理视差，获得立体
视觉，可以判断景物的远近。
生理视差： η=ALCL-ARCR 生理视差是产生立体感 觉的生理基础。
二、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。这样的立体视 觉称为人造立体视觉，所看到的的立体模型称为视模型。
和其它光学装置组成。左右像点分别经棱镜折射、透镜放大、再一次
折射后传入目镜，观察者左眼看左像，右眼看右像得到立体效应。
二、立体量测
1、立体量测的目的
对立体模型进行立体量测的目的是得到左右像点的坐标量测值x1、y1、 x2、y2 。其中，同名像点的x坐标之差x1-x2和y坐标之差y1-y2分别称为左 右视差和上下视差，用p和q表示。然后利用像点坐标与相应的地面点坐 标之间的关系式——共线条件方程式和各片的外方位元素，解求相应模 型点的模型坐标等参数。
何模型进行量测，直接给出符合规定比例尺的地形图，获取地理基础信 息。使用一个立体像对构建地面立体模型的方法也称为立体摄影测量。
理论基础：摄影时摄影基线、同名射 线、同名像点与地面点之间有着固定 的几何关系，它可以通过恢复像对的 内外方位元素来实现，进而能够重建 与实地相似且符合比例尺及空间方位 的几何模型。
自动变焦，在网嫫窝（如 同底片）上得到清晰的像， 眼睛瞳孔的作用好似光圈。
单眼观测景物时，感觉到的仅仅是景物的透视像，就像像片一样， 不能正确判断景物的远近，只能凭经验去间接地判断。只有用双眼观
立体观察和立体观测(优质PPT文档)
(空间物体)→空间物体构像信息生理视差→ 立体感觉→视觉的空间物体的存在
这种借用空间物体构像信息而在视觉上 感受出空间物体的存在，称为人造立体效能。
对照航空摄影情形，相邻两像片航向重
叠65%，地面上同一物体在相邻两像片上都
有影像，真实地记录了所摄物体相互关系的 互补色法是利用互补色的特性达到分像目的的立体观察。
若像片主距ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ70或100mm，小于立体镜主距时，视模型将要夸大实物的远近凸凹的深度，这种现象称为视模型的扭曲变形。
型称为视模型。 1）由两个摄影站点摄取同一景物面组成立体像对；
单测标法是用一个真实测标去量测视模型。 同时，两眼球也各依眼球中心转动，使两眼的视线即水晶体中心与网膜窝中心的连线，正好对准注视点。
当我们用双眼注视某一物点M时(图5-2)， 需要转动头部，使注视点相对于两眼处于对
称位置；同时，两眼球也各依眼球中心转动，
使两眼的视线即水晶体中心与网膜窝中心的
连线，正好对准注视点。两眼视线总是相交
于注视点上的。这种性能叫做眼的交向本能。
在眼的交向过程中同时进行着眼的凝视，使
注视点同时在左右两眼的网膜窝处得到清晰 的 而影融像合为m1一和，m2感。觉这到两有个一影个像空经间过点大M脑的的存作在用。 此时两眼视线的交会角称为交向角γ。显然注 视点M到眼基线的距离L与交向角γ的关系可 用下式表示：
空间物体→交向角差→生理视差→空间物体 立体视觉
即空间物体立体视觉的
形成主要在于双眼网膜窝 处生理视差的存在。现在 自然界立体观察物体M和K 时，在两眼的前面分别放 置半透明的毛玻璃片P1和 P2 (图5-3)，则点M和K将会 在P1和P2上分别映出影像 m1、k1和m2、k2。
如在P1和P2上标志出影像m1、k1和m2、k2 后，移去空间实物M和K。若我们的双眼仍 旧 对位玻m1k1于璃片点m2k2上S1和的S构2处像，。每由一于只眼分- 别观=察Δ此p≠一0 ， 同样会在眼的网m1k膜1 窝m 2k处2 得到生理视差σ = - ，那么经过大脑的汇合作用，将会产生 空间物体M和K的立体感觉，虽然此时已无 实物存在。这个过程可概括成：
这种借用空间物体构像信息而在视觉上 感受出空间物体的存在，称为人造立体效能。
对照航空摄影情形，相邻两像片航向重
叠65%，地面上同一物体在相邻两像片上都
有影像，真实地记录了所摄物体相互关系的 互补色法是利用互补色的特性达到分像目的的立体观察。
若像片主距ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ70或100mm，小于立体镜主距时，视模型将要夸大实物的远近凸凹的深度，这种现象称为视模型的扭曲变形。
型称为视模型。 1）由两个摄影站点摄取同一景物面组成立体像对；
单测标法是用一个真实测标去量测视模型。 同时，两眼球也各依眼球中心转动，使两眼的视线即水晶体中心与网膜窝中心的连线，正好对准注视点。
当我们用双眼注视某一物点M时(图5-2)， 需要转动头部，使注视点相对于两眼处于对
称位置；同时，两眼球也各依眼球中心转动，
使两眼的视线即水晶体中心与网膜窝中心的
连线，正好对准注视点。两眼视线总是相交
于注视点上的。这种性能叫做眼的交向本能。
在眼的交向过程中同时进行着眼的凝视，使
注视点同时在左右两眼的网膜窝处得到清晰 的 而影融像合为m1一和，m2感。觉这到两有个一影个像空经间过点大M脑的的存作在用。 此时两眼视线的交会角称为交向角γ。显然注 视点M到眼基线的距离L与交向角γ的关系可 用下式表示：
空间物体→交向角差→生理视差→空间物体 立体视觉
即空间物体立体视觉的
形成主要在于双眼网膜窝 处生理视差的存在。现在 自然界立体观察物体M和K 时，在两眼的前面分别放 置半透明的毛玻璃片P1和 P2 (图5-3)，则点M和K将会 在P1和P2上分别映出影像 m1、k1和m2、k2。
如在P1和P2上标志出影像m1、k1和m2、k2 后，移去空间实物M和K。若我们的双眼仍 旧 对位玻m1k1于璃片点m2k2上S1和的S构2处像，。每由一于只眼分- 别观=察Δ此p≠一0 ， 同样会在眼的网m1k膜1 窝m 2k处2 得到生理视差σ = - ，那么经过大脑的汇合作用，将会产生 空间物体M和K的立体感觉，虽然此时已无 实物存在。这个过程可概括成：
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第二节 人造立体视觉
一,人造立体视觉的产生
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.
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.
二,重叠影式观察立体
1,互补色法 原理如右图所示:
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
第五节 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 C型立 体坐标量 测仪
蔡司(上科恩)PSK型立体坐标量测仪 蔡司(上科恩)PSK型立体坐标量测仪
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. 或是在组成正立体效应后,将左右像片各旋转 180°,如图(c),同样可得到一个反立体效应.
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.
第四节 像对的立体量测
一,双测标量测法
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.
第四章 立体观察和立体 量测
本章内容:
§4-1 §4-2 §4-3 §4-4 §4-5 人眼的立体视觉 人造立体视觉 像对的立体观察 像对的立体量测 像点坐标量测仪器
第一节 人眼的立体视觉
一,人眼观察物体的远近
人眼是一个天然的光学系统,结构复杂.
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. 那么,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.
二,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航 摄像 片
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.
HCZHCZ-1型立体坐标量测仪
思考:
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?
二,人眼的分辨能力与观察能力
单个人眼观察两点间的分辨力为45, 双眼观察精度比单眼要高,观察点状物体 的分辨力约为30,观察线状物体的分辨 力约为12. 人眼要分辨出物体两点的远近,就要 使交会角的差异能在人眼辨别:
L r L σ L = = br br fr
2 2
σ为生理视差,fr为眼主距.
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.
第三节 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.
一,用立体镜观察立体
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: