摄影的基本知识和影象误差处理

1、2022/3/231二、摄影的基本知识与像片的误差处理二、摄影的基本知识与像片的误差处理摄影原理与摄影机摄影原理与摄影机航空摄影的基本要求航空摄影的基本要求航摄像片的误差及处理航摄像片的误差及处理【本章要点本章要点】【重点掌握重点掌握】航空摄影的基本要求，航摄像片的误差及处理。航空摄影的基本要求，航摄像片的误差及处理。2022/3/2321、摄影原理与摄影机、摄影原理与摄影机（2）摄影机的基本知识）摄影机的基本知识摄影物镜摄影物镜镜箱镜箱暗箱暗箱A AB Ba ab（1）摄影原理）摄影原理（摄影的诞生与发展）（摄影的诞生与发展）2022/3/233 小孔成像小孔成像原理，在小孔处安装原理，在小

2、孔处安装摄影物镜摄影物镜，在成像处放，在成像处放感光材料感光材料。拍摄时也通过快门瞬间开启，直接在感光材料上拍摄时也通过快门瞬间开启，直接在感光材料上感光感光，经过暗室，经过暗室显显、定定影影，形成，形成底片底片，再经接触晒印，获得的，再经接触晒印，获得的正像正像即为航空像片。即为航空像片。航空摄影机航空摄影机镜箱镜箱暗箱暗箱1 1、摄影原理与摄影机、摄影原理与摄影机2022/3/234 摄影物镜摄影物镜 相机上由凸透镜或凹凸透镜组合成的精密光学成像相机上由凸透镜或凹凸透镜组合成的精密光学成像系统。系统。 利用单个透镜逐次成像利用单个透镜逐次成像 利用透镜组的利用透镜组的“等效透镜等效透镜”成

3、像成像 1、摄影原理与摄影机、摄影原理与摄影机（2）摄影机的基本知识）摄影机的基本知识2022/3/235B BA AD DC Ca ab bc cd d透镜组透镜组诸透镜球面曲率诸透镜球面曲率的中心连线的中心连线过等效折射点过等效折射点（h,h)h,h)且垂直于且垂直于主光轴的平面主光轴的平面主平面与主主平面与主光轴的交点光轴的交点平行于平行于主光轴的光线通过透镜主光轴的光线通过透镜组后与主光轴的交点组后与主光轴的交点 主焦点到主主焦点到主点间距离点间距离主光轴上角的放大率为主光轴上角的放大率为1 1的一对光学共轭点。（光线通过共轭的一对光学共轭点。（光线通过共轭节点时，角放大率为节点时，角

4、放大率为1 1；当物方与像方同介质时，；当物方与像方同介质时，k,kk,k分别与分别与s,ss,s重合，像方重合，像方焦距也等于物方焦距，此时的透镜组合即为理想的物镜）。焦距也等于物方焦距，此时的透镜组合即为理想的物镜）。 等效透镜的基本点、线、面等效透镜的基本点、线、面 1、摄影原理与摄影机、摄影原理与摄影机（2）摄影机的基本知识）摄影机的基本知识 像场与像场角像场与像场角abcd 2 2ll直径为ab的明亮圆的范围称为视场视场，照度从中间向边缘递减。物镜的像方主点与视场直径ab所张的角度2，称为视场角视场角。在视场面积内能够清晰获得影像的区域，称为像场像场。物镜的像方主点与像场直径cd所张

5、的角度2，称为像场角像场角。 为了取得全面清为了取得全面清晰的构像，应取像场晰的构像，应取像场的内接正方形或矩形的内接正方形或矩形为最大像幅。像幅决为最大像幅。像幅决定着物面或物空间有定着物面或物空间有多大的范围可被物镜多大的范围可被物镜成像于像面。成像于像面。)22(221fltg f2022/3/237物镜的成像公式物镜的成像公式Fd11D12FxX高斯成像公式：高斯成像公式：牛顿成像公式：牛顿成像公式：1、摄影原理与摄影机、摄影原理与摄影机（2）摄影机的基本知识）摄影机的基本知识2022/3/238 1、调节物镜使用面积 作用作用 （ ；d-有效孔径） 2、控制焦面光通量 3、调节成像景

6、深2)2(dA物镜的光圈和光圈号数物镜的光圈和光圈号数光圈是衡量镜头能通过光线多少的重要参数光圈是衡量镜头能通过光线多少的重要参数1、摄影原理与摄影机、摄影原理与摄影机（2）摄影机的基本知识）摄影机的基本知识2022/3/239有效孔径：平行光束经物镜折射后通过光圈，此时的光束有效孔径：平行光束经物镜折射后通过光圈，此时的光束直径称为有效孔径，用直径称为有效孔径，用表示。表示。相对孔径：有效孔径与物镜焦距之比，称为相对孔径相对孔径：有效孔径与物镜焦距之比，称为相对孔径/f。光圈号数标在物镜筒光圈环上标志的光圈号数的排列顺光圈号数标在物镜筒光圈环上标志的光圈号数的排列顺序是以序是以 为公比的等比

7、级数为公比的等比级数 。如：。如： 1.4 2 2.8 4 5.6 8 11 16 23 3221、摄影原理与摄影机、摄影原理与摄影机（2）摄影机的基本知识）摄影机的基本知识2022/3/2310BACacbDd景深景深景深景深1、摄影原理与摄影机、摄影原理与摄影机（2）摄影机的基本知识）摄影机的基本知识2022/3/2311控制曝光时间的装置。控制曝光时间的装置。 作用作用 ：1、控制曝光时间、控制曝光时间 2、与光圈配合控制曝光量、与光圈配合控制曝光量 快门从开启到关闭所经历的时间。快门从开启到关闭所经历的时间。 t以以1/2为公比成等比级数排列，标刻在物镜外框为公比成等比级数排列，标刻在

8、物镜外框（1，1/2,1/4，1/8，1/15，1/30，1/60，1/125,1/250)1、摄影原理与摄影机、摄影原理与摄影机（2）摄影机的基本知识）摄影机的基本知识2022/3/2312负片：对黑白摄影而言，黑白灰度与被摄物的负片：对黑白摄影而言，黑白灰度与被摄物的明亮程度相反明亮程度相反(底片）。底片）。正片：黑白灰度与被摄物的明亮程度一致。正片：黑白灰度与被摄物的明亮程度一致。1、摄影原理与摄影机、摄影原理与摄影机（2）摄影机的基本知识）摄影机的基本知识负片和正片负片和正片2022/3/2313（3）摄影机简介）摄影机简介普通摄影机普通摄影机1、摄影原理与摄影机、摄影原理与摄影机(3

9、)摄影机简介摄影机简介2022/3/2314 这类摄影机是指航空摄影机、地面摄影测量用的摄这类摄影机是指航空摄影机、地面摄影测量用的摄影经纬仪以及近景摄影测量用的摄影机。影经纬仪以及近景摄影测量用的摄影机。 这种摄影机的这种摄影机的特点特点是：是： a a、物镜具备良好的光学特性，其物镜的畸变差要、物镜具备良好的光学特性，其物镜的畸变差要小，分辨力要高，透光率强，摄影机结构稳定。小，分辨力要高，透光率强，摄影机结构稳定。 b b、量测用摄影机的像距是一个固定值，几乎等于、量测用摄影机的像距是一个固定值，几乎等于摄影机物镜的焦距。摄影机物镜的焦距。 c c、量测用摄影机承片框上具有、量测用摄影机

10、承片框上具有框标框标。1、摄影原理与摄影机、摄影原理与摄影机(3)摄影机简介摄影机简介2022/3/2315什么是框标？什么是框标？设置在摄影机焦平面（承影面）上位置固定的光设置在摄影机焦平面（承影面）上位置固定的光学机械标志，用于在焦平面上（亦即像片上）建立像方学机械标志，用于在焦平面上（亦即像片上）建立像方坐标系。框标的形式有：坐标系。框标的形式有：机械框标机械框标光学框标光学框标1、摄影原理与摄影机、摄影原理与摄影机(3)摄影机简介摄影机简介2022/3/2316光学框标机械框标1、摄影原理与摄影机、摄影原理与摄影机(3)摄影机简介摄影机简介2022/3/2317d d、摄影机主光轴与像

11、平面的交点称为摄影机主光轴与像平面的交点称为像片主点像片主点，摄影机物镜后节，摄影机物镜后节点到像片主点的垂距称为点到像片主点的垂距称为摄影机主距摄影机主距，也叫像片主距，一般用宇母，也叫像片主距，一般用宇母f f表示。表示。由于制造技术上的误差，常常是达不到完全重合的要求，但是必须由于制造技术上的误差，常常是达不到完全重合的要求，但是必须精确地测定像片主点在框标坐标系中的坐标值精确地测定像片主点在框标坐标系中的坐标值x x0 0, ,y y0 0，内方位元素是否已知也是量测用摄影机的特，内方位元素是否已知也是量测用摄影机的特点。点。f1、摄影原理与摄影机、摄影原理与摄影机(3)摄影机简介摄影

12、机简介2022/3/2318航摄机可按摄影机物镜的焦距分类，可分为；航摄机可按摄影机物镜的焦距分类，可分为；矩焦距航摄机，其焦距为矩焦距航摄机，其焦距为F F100mm100mm。中焦距航摄机，其焦距为中焦距航摄机，其焦距为100mm100mm200mm200mm。长焦距航摄机，其焦距为长焦距航摄机，其焦距为F200mmF200mm。 航摄机的像幅有航摄机的像幅有181818 18 与与232323 23 两种，两种，现代摄影机多用后者。现代摄影机多用后者。2cm2cm1、摄影原理与摄影机、摄影原理与摄影机(3)摄影机简介摄影机简介2022/3/23191、摄影原理与摄影机、摄影原理与摄影机(

13、3)摄影机简介摄影机简介2022/3/2320航空摄影机结构示意图航空摄影机结构示意图1、摄影原理与摄影机、摄影原理与摄影机(3)摄影机简介摄影机简介2022/3/2321航空摄影机航空摄影机RC301、摄影原理与摄影机、摄影原理与摄影机(3)摄影机简介摄影机简介2022/3/2322近景摄影机近景摄影机WILD P32WILD P321、摄影原理与摄影机、摄影原理与摄影机(3)摄影机简介摄影机简介2022/3/2323ADS40 数字航摄仪数字航摄仪1、摄影原理与摄影机、摄影原理与摄影机(3)摄影机简介摄影机简介2022/3/2324P31摄影经纬仪近景影像摄影经纬仪近景影像1、摄影原理与摄

14、影机、摄影原理与摄影机(3)摄影机简介摄影机简介2022/3/23251、摄影原理与摄影机、摄影原理与摄影机(3)摄影机简介摄影机简介2022/3/23261、摄影原理与摄影机、摄影原理与摄影机(3)摄影机简介摄影机简介2022/3/23271、摄影原理与摄影机、摄影原理与摄影机(4)摄影处理摄影处理摄影处理分以下几步：摄影处理分以下几步： 感光材料的显影处理感光材料的显影处理 使曝光后感光材料上的潜像经显影液的氧化还原作用，使曝光后感光材料上的潜像经显影液的氧化还原作用，将潜像转化成可见影像。将潜像转化成可见影像。 感光材料的定影处理感光材料的定影处理用化学方法溶解掉显影后感光材料上剩余的卤

15、化银，稳用化学方法溶解掉显影后感光材料上剩余的卤化银，稳定已显出影像的过程。定已显出影像的过程。 感光材料的水洗与晾干处理感光材料的水洗与晾干处理 像片的晒印像片的晒印（4 4）摄影处理）摄影处理2022/3/2328 以测绘地形为目的的空以测绘地形为目的的空中摄影多采用中摄影多采用方式，方式，要求航摄机在曝光的瞬问物要求航摄机在曝光的瞬问物镜镜。实际上，由于飞机的稳定性实际上，由于飞机的稳定性和摄影操作的技能限制，航和摄影操作的技能限制，航摄机主光轴在曝光时总会有摄机主光轴在曝光时总会有微小的倾斜，按规定要求像微小的倾斜，按规定要求像片倾角应小于片倾角应小于2 2到到3 3度这种度这种摄影方

16、式称为摄影方式称为竖直摄影竖直摄影。2、航空摄影的基本要求、航空摄影的基本要求03要求2022/3/23292、航空摄影的基本要求、航空摄影的基本要求2022/3/23302、航空摄影的基本要求、航空摄影的基本要求（1）航空摄影）航空摄影安装在航摄飞机上的安装在航摄飞机上的航摄仪从空中一定角航摄仪从空中一定角度对地面物体进行摄度对地面物体进行摄影，飞行航线一般为影，飞行航线一般为，要求航线，要求航线相邻两张像片应有相邻两张像片应有60%60%左右的重叠度左右的重叠度，相邻航线的像片应有相邻航线的像片应有30%30%左右的重叠度左右的重叠度, ,航摄机在摄影曝光的航摄机在摄影曝光的瞬间物镜主光轴

17、保持瞬间物镜主光轴保持垂直地面。垂直地面。（1）航空摄影2022/3/23312022/3/2332%100%Lxpxpx123Lxpx一般情况下在一般情况下在航线方向三张航线方向三张相邻像片必须相邻像片必须要有公共重叠要有公共重叠影象，称为影象，称为三三度重叠度重叠。航向航向重叠度保持在重叠度保持在2、航空摄影的基本要求、航空摄影的基本要求（1）航空摄影）航空摄影2022/3/2333%100%Lypypy-1-1Lypy旁向重叠度旁向重叠度保持在保持在。2、航空摄影的基本要求、航空摄影的基本要求（1）航空摄影）航空摄影2022/3/23342、航空摄影的基本要求、航空摄影的基本要求（1）航

18、空摄影）航空摄影2022/3/2335摄影基线：航向相邻两个摄影站间的距离。摄影基线：航向相邻两个摄影站间的距离。P1S1P2S2SES: S:摄影基线摄影基线2、航空摄影的基本要求、航空摄影的基本要求（1）航空摄影）航空摄影2022/3/23362、航空摄影的基本要求、航空摄影的基本要求（2）摄影比例尺）摄影比例尺（2 2）摄影比例尺）摄影比例尺 严格地讲，摄影比例尺是指航摄像片上一线段长为严格地讲，摄影比例尺是指航摄像片上一线段长为l l与地面上相应线段的水平距离与地面上相应线段的水平距离L L之比。但由于摄影像片之比。但由于摄影像片有倾角，地形有起伏，有倾角，地形有起伏，。2022/3/

19、2337HHmmHHmmHfm%5%51即要求（理想情况）f为摄影机主距，H为航高2、航空摄影的基本要求、航空摄影的基本要求（2）摄影比例尺）摄影比例尺P17摄影比例尺在不同像点处不同摄影比例尺在不同像点处不同fH0h1h2101hHfm201hHfm比例尺：01Hfm2022/3/2339是指摄影机物镜相对于某一基准面的高度，常是指摄影机物镜相对于某一基准面的高度，常称为摄影航高。它是相对于被摄区域内称为摄影航高。它是相对于被摄区域内的设计航高。是确定航摄飞机飞行的基本数据，按的设计航高。是确定航摄飞机飞行的基本数据，按H Hmfmf计算得到计算得到是相对干平均海平面的航高，是指摄影物镜在是

20、相对干平均海平面的航高，是指摄影物镜在摄影瞬间的真实海拔高度。通过相对航高摄影瞬间的真实海拔高度。通过相对航高H H与摄影地区地与摄影地区地面平均高度面平均高度A A。计算得到。计算得到 H H绝绝H HA A2、航空摄影的基本要求、航空摄影的基本要求（2）摄影比例尺）摄影比例尺飞机到底飞多高才好？航高？飞机到底飞多高才好？航高？所以事先就要确定好飞机飞多高？所以事先就要确定好飞机飞多高？绝对航高绝对航高！地表面地表面大地水准面大地水准面H绝绝Z平均平均地表高程值平均地表高程值平均fH摄影航高摄影航高摄摄平平均均绝绝HZH注意：航空摄影的时候，摄影比例尺是已知注意：航空摄影的时候，摄影比例尺是

21、已知的，等于多少？的，等于多少？规范规定：规范规定：1/M1/M为成图比例为成图比例尺则摄影比例尺为尺则摄影比例尺为3Mm5M3Mm5M如：要做如：要做1/20001/2000地形图，则摄影比例尺为地形图，则摄影比例尺为6000 m 100006000 m 10000注意：比例尺越大，花的钱越多，重庆摄影注意：比例尺越大，花的钱越多，重庆摄影m=8000摄摄Hfm 1mfH 摄摄2022/3/23412、航空摄影的基本要求、航空摄影的基本要求（2）摄影比例尺）摄影比例尺比例尺类别比例尺类别航摄比例尺航摄比例尺成图比例尺成图比例尺大比例尺大比例尺1:2000 1:30001:2000 1:300

22、01 1： 500 500 1:4000 1:60001:4000 1:60001 1：1 0001 0001:8000 1:1200 1:8000 1:1200 1 1：2 0002 0001:5 0001:5 000中比例尺中比例尺1:15 000 1:20 000(1:15 000 1:20 000(像幅像幅 23 2323) 23) 1:10 000 1:25 0001:10 000 1:25 0001:25 000 1:35 000(1:25 000 1:35 000(像幅像幅 23 232323）1:10 0001:10 000小比例尺小比例尺1:20 000 1:30 0001:

23、20 000 1:30 0001:25 0001:25 0001:35 000 1:55 0001:35 000 1:55 0001:50 0001:50 0002022/3/23422、航空摄影的基本要求、航空摄影的基本要求（3）航线弯曲度）航线弯曲度（3）航线弯曲度）航线弯曲度航线两端像片的像主点间的直线距离航线两端像片的像主点间的直线距离l与偏与偏离该直线最远的像主点到直线的距离之比。离该直线最远的像主点到直线的距离之比。00003%100%RLR要求2022/3/23432、航空摄影的基本要求、航空摄影的基本要求（4）像片旋偏角）像片旋偏角（4）像片旋偏角）像片旋偏角相邻两张像片的像主

24、点连线与像幅沿航线相邻两张像片的像主点连线与像幅沿航线方向的两框标连线间的夹角。方向的两框标连线间的夹角。06k要求像片旋角过大会减少立体像对的有效范围2022/3/23443、航摄像片的误差及处理、航摄像片的误差及处理引起光学影像系统性误差的因素引起光学影像系统性误差的因素摄影机物镜构像畸变摄影机物镜构像畸变感光材料变形感光材料变形大气折光大气折光地球曲率地球曲率（1）物镜构像畸变差及其改正）物镜构像畸变差及其改正 这种误差是系统误差，无法彻底杜绝；它是摄影机这种误差是系统误差，无法彻底杜绝；它是摄影机本身在制造过程中产生的；这些误差使得经过物镜的入本身在制造过程中产生的；这些误差使得经过物

25、镜的入射光线与出射光线不平行，使像点偏离理论位置。射光线与出射光线不平行，使像点偏离理论位置。径向畸变：表现为畸变在以像主点为中心的辐射线上。径向畸变：表现为畸变在以像主点为中心的辐射线上。切向畸变：由于镜头光学中心和几何中心不一致引起的误差，它切向畸变：由于镜头光学中心和几何中心不一致引起的误差，它使构像点沿径向方向和垂直于径向方向都偏离其正确位置，是一使构像点沿径向方向和垂直于径向方向都偏离其正确位置，是一种非对称性畸变。仅为径向畸变差的种非对称性畸变。仅为径向畸变差的1/51/7，一般不考虑。，一般不考虑。2022/3/2345 、210kkk畸变差以对称性的径向畸变差为主，可表示为：畸变差以对称性的径向畸变差为主，可表示为： 式中式中 为径向畸变差系数（通常由厂为径向畸变差系数（通常由厂家提供家提供)52310rkrkrkr22yxrra(x,y)y由由r引起的像点坐标改正式为引起的像点坐标改正式为: )()(4221042210rkrkrkyyrkrkrkxx3、航摄像片的误差及处理、航摄像片的误差及处理像点的径向半径即像片上像像点的径向半径即像片上像点到像主点的距离点到像主点的距离2022/3/23463、航摄像片的误差及处理、航摄像片的误差及处理（2）感光材料变形误差及其改正）感光材料变形误差及其改正边框标（机械框标）边框标（机械框标）lyL