六数字摄影测量学中解析法相对定向课件

六数字摄影测量学中解析法相对定向六数字摄影测量学中解析法相对定向六数字摄影测量学中解析法相对定向主要内容一、相对定向元素二、解析相对定向原理三、相对定向元素计算四、核面与核线五、模型点坐标计算六数字摄影测量学中解析法相对定向六数字摄影测量学中解析法相对1主要内容一、相对定向元素二、解析相对定向原理三、相对定向元素计算四、核面与核线五、模型点坐标计算主要内容一、相对定向元素2建立“空间几何立体模型〞(a)相对定向确定两张影像的相对位置同名光线在空间对对相交如何确定两张影像的相对位置？建立“空间几何立体模型〞(a)相对定向确定两张影像的相对位3相对定向的过程初始状态投影光线不相交－交叉中间状态改变光线的相对位置，使光线相交最终状态所有光线对对相交相对定向的过程初始状态投影光线不相交4

描述立体像对两张像片相对位置和姿态关系的参数，称为相对定向元素。由于不涉及像片的绝对位置，因此，相对定向只需要像对内在的几何关系，不需要地面控制点。一、相对定向元素描述立体像对两张像片相对位置和姿态关系的参数，称5相对定向元素与共面方程1、相对定向元素立体像对的相对定向就是要恢复摄影时相邻两影像摄影光束的相互关系，从而使同名光线对对相交

单独像对相对定向

φ1,к1,φ2,ω2,к2

连续像对相对定向

BY,BZ,φ2,ω2,к2

相对定向元素与共面方程1、相对定向元素单独像对相对定向φ162．共面条件方程式

立体模型实现正确相对定向后的示意图

2．共面条件方程式

立体模型实现正确相对定向后的示意图7

可以把两张像片各自相对于选定的同一个像空间辅助坐标系来讨论相对定向元素。坐标系的选择通常有两种形式：连续像对定向坐标系与单独像对相对定向坐标系；相应的相对定向元素分为连续像对相对定向元素和单独像对相对定向元素。 可以把两张像片各自相对于选定的同一个像空间辅助坐标系来讨论8以左像空间坐标系为根底，右像片相对于左像片的相对方位元素称～X1x1Y1Z1S1y1Y2Z2S2y2X2x2BBzBxBy连续法相对定向元素：By，

Bz，，，连续法相对定向元素以左像空间坐标系为根底，右像片相对于左像片的相对方位元素称～9单独法相对定向元素2单独法相对定向元素：1

，

1，2，2，21X1x1Y1Z1S1y1Y2Z2S2y2X2x2B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～221单独法相对定向元素2单独法相对定向元素：1，110二、解析相对定向原理同名光线对对相交于核面内XYZa1(x1,y1)x1y1z1S1A(X,Y,Z)a2(x2,y2)z2y2x2S2二、解析相对定向原理同名光线对对相交于核面内XYZa1(x1111、连续法解析相对定向原理连续相对是以左方像片为基准，求出右方像片相对于左方像片的相对方位元素。以左片的像空间坐标系作为像空间辅助坐标系，那么在这个坐标系内：左像片：Xs1=0,Ys1=0,Zs1=0；

1=1=1=0

；右像片：Xs2=Bx,Ys2=By,Zs2=Bz；

,,

；Bx只影响相对定向后建立的模型大小，不影响模型建立，因此需要求解的元素只有By，

Bz，，，

5个1、连续法解析相对定向原理连续相对是以左方像片为基准，求出右121、连续法解析相对定向原理X1x1Y1Z1S1y1Y2Z2S2y2X2x2BBzBxByAa1(X1,Y1,Z1)a2(X2,Y2,Z2)1、连续法解析相对定向原理X1x1Y1Z1S1y1Y2Z2S13连续法解析相对定向原理Bs1s2BzByBx连续法解析相对定向原理Bs1s2BzByBx14连续法解析相对定向原理连续法解析相对定向原理15偏导数1偏导数116偏导数2φ，ω，к为小角引用微小旋转矩阵偏导数2φ，ω，к为小角引用微小旋转矩阵17偏导数2-1偏导数2-118偏导数2-1偏导数2-119线性化方程等式两边同时除以线性化方程等式两边同时除以20常数项约简其中：常数项约简其中：21连续法相对定向中

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＝0o1o2315426连续法相对定向中

常数项的几何意义Q为定向点上模型上下视差o22当观测了6对以上同名像点时，就可按最小二乘的原理求解。设观测了n对同名像点，可列出n个误差方程，其矩阵形式为：

V

=AX–L，

P=I相应的法方程为：

ATPAX=ATPL法方程式的解为：X=(ATPA)-1ATPL

当观测了6对以上同名像点时，就可按最小二乘的原理求解。设观测232、单独法解析相对定向原理1、坐标系构建：单独像对相对定向是以摄影基线作为像空间辅助的X轴，以以左摄影中心S1为原点，左像片主光轴与摄影基线B组成XZ平面，Y轴与X轴、Z轴满足右手法那么，构成的右手直角坐标系S1-X1Y1Z1如下图此时左、右像片的相对方位元素分别为：左像片：Xs1=0,Ys1=0,Zs1=0；1，1=0，1；右像片：Xs2=Bx＝B,Ys2=By＝0,Zs2=Bz＝0；2，2，2；X1x1Y1Z1S1y1Y2Z2S2y2X2x2BAa1(X1,Y1,Z1)a2(X2,Y2,Z2)2、单独法解析相对定向原理1、坐标系构建：单独像对相对定向是242、单独法解析相对定向原理2、单独法解析相对定向原理25单独法解析相对定向原理单独法解析相对定向原理26偏导数3-1偏导数3-127偏导数3-2偏导数3-228线性化方程等式两边同时乘以并视线性化方程等式两边同时乘以并视29常数项约简常数项约简30单独法相对定向中

常数项的几何意义Q为相当于像空间辅助坐标系中一对理想像对上同名像点的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＝0X1x1Y1Z1S1y1Y2Z2S2y2X2x2Ba1a2(xt2,yt2)(xt1,yt1)o1o2135246单独法相对定向中

常数项的几何意义Q为相当于像空间辅助坐标系31按泰勒公式展开，保存到小值一次项：yt1，yt2

相当于是空间辅助坐标系中一对理想像片上同名像点的坐标按泰勒公式展开，保存到小值一次项：yt1，yt2相当于是32当观测了6对以上同名像点时，就可按最小二乘的原理求解。设观测了n对同名像点，可列出n个误差方程，其矩阵形式为：

V

=AX–L，

P=I相应的法方程为：

ATPAX=ATPL法方程式的解为：X=(ATPA)-1ATPL

当观测了6对以上同名像点时，就可按最小二乘的原理求解。设观测33获取数据x0,y0,f，并量取6个定向点的像点坐标(xi,yi)左与(xi,yi)右，i=1….6确定相对定向元素的初值＝＝＝＝＝0由相对定向元素计算像空间辅助坐标X1,Y1,Z1,X2,Y2,Z2计算误差方程式的系数和常数项解法方程，求相对定向元素改正数计算相对定向元素的新值判断迭代是否收敛三、相对定向元素计算三、相对定向元素计算34连续像对相对定向程序流程连续像对相对定向程序流程35核线的概念通过摄影基线与地面所作的平面称为核面核面与影像面交线称为核线同名像点必定在同名核线上。AS1S2l1a1a2l2同名核线核线的概念通过摄影基线与地面所作的平面称为核面AS1S2l136基于影像几何纠正的核线解折关系倾斜影像水平影像基于影像几何纠正的核线解折关系倾斜影像水平影像37S1S2摄影基线p0水平相片uvP倾斜影像xy焦距f示意图S1S2摄影基线p0水平相片uvP倾斜影像xy焦距f示意图38v=某常数即表示某一核线

C=v在“水平〞影像上获取核线影像u=k采样间隔uvv=某常数即表示某一核线C=v在“水平〞影像上获取核线39核线的重排列〔重采样〕是否是采样点？水平相片倾斜相片核线的重排列〔重采样〕是否是采样点？水平相片倾斜相片40同名核线的v坐标值相等同名核线确实定同名核线的v坐标值相等同名核线确实定41四、模型点坐标的计算S1PZPXPYPZ1X1Y1X2Y2Z2S2AXPYPZPa1a2四、模型点坐标的计算S1PZPXPYPZ1X1Y1X2Y2Z42模型点坐标上式中利用比例尺分母m，将模型点改到地面上。模型点坐标上式中利用比例尺分母m，将模型点改到地面上。43作业题1.解析相对定向的观测值和未知数各是什么？是否需要提供地面控制点？2.连续像对相对定向与单独像对相对定向有何区别？作业题44谢谢谢谢45六数字摄影测量学中解析法相对定向六数字摄影测量学中解析法相对定向六数字摄影测量学中解析法相对定向主要内容一、相对定向元素二、解析相对定向原理三、相对定向元素计算四、核面与核线五、模型点坐标计算六数字摄影测量学中解析法相对定向六数字摄影测量学中解析法相对46主要内容一、相对定向元素二、解析相对定向原理三、相对定向元素计算四、核面与核线五、模型点坐标计算主要内容一、相对定向元素47建立“空间几何立体模型〞(a)相对定向确定两张影像的相对位置同名光线在空间对对相交如何确定两张影像的相对位置？建立“空间几何立体模型〞(a)相对定向确定两张影像的相对位48相对定向的过程初始状态投影光线不相交－交叉中间状态改变光线的相对位置，使光线相交最终状态所有光线对对相交相对定向的过程初始状态投影光线不相交49

描述立体像对两张像片相对位置和姿态关系的参数，称为相对定向元素。由于不涉及像片的绝对位置，因此，相对定向只需要像对内在的几何关系，不需要地面控制点。一、相对定向元素描述立体像对两张像片相对位置和姿态关系的参数，称50相对定向元素与共面方程1、相对定向元素立体像对的相对定向就是要恢复摄影时相邻两影像摄影光束的相互关系，从而使同名光线对对相交

单独像对相对定向

φ1,к1,φ2,ω2,к2

连续像对相对定向

BY,BZ,φ2,ω2,к2

相对定向元素与共面方程1、相对定向元素单独像对相对定向φ1512．共面条件方程式

立体模型实现正确相对定向后的示意图

2．共面条件方程式

立体模型实现正确相对定向后的示意图52

可以把两张像片各自相对于选定的同一个像空间辅助坐标系来讨论相对定向元素。坐标系的选择通常有两种形式：连续像对定向坐标系与单独像对相对定向坐标系；相应的相对定向元素分为连续像对相对定向元素和单独像对相对定向元素。 可以把两张像片各自相对于选定的同一个像空间辅助坐标系来讨论53以左像空间坐标系为根底，右像片相对于左像片的相对方位元素称～X1x1Y1Z1S1y1Y2Z2S2y2X2x2BBzBxBy连续法相对定向元素：By，

Bz，，，连续法相对定向元素以左像空间坐标系为根底，右像片相对于左像片的相对方位元素称～54单独法相对定向元素2单独法相对定向元素：1

，

1，2，2，21X1x1Y1Z1S1y1Y2Z2S2y2X2x2B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～221单独法相对定向元素2单独法相对定向元素：1，155二、解析相对定向原理同名光线对对相交于核面内XYZa1(x1,y1)x1y1z1S1A(X,Y,Z)a2(x2,y2)z2y2x2S2二、解析相对定向原理同名光线对对相交于核面内XYZa1(x1561、连续法解析相对定向原理连续相对是以左方像片为基准，求出右方像片相对于左方像片的相对方位元素。以左片的像空间坐标系作为像空间辅助坐标系，那么在这个坐标系内：左像片：Xs1=0,Ys1=0,Zs1=0；

1=1=1=0

；右像片：Xs2=Bx,Ys2=By,Zs2=Bz；

,,

；Bx只影响相对定向后建立的模型大小，不影响模型建立，因此需要求解的元素只有By，

Bz，，，

5个1、连续法解析相对定向原理连续相对是以左方像片为基准，求出右571、连续法解析相对定向原理X1x1Y1Z1S1y1Y2Z2S2y2X2x2BBzBxByAa1(X1,Y1,Z1)a2(X2,Y2,Z2)1、连续法解析相对定向原理X1x1Y1Z1S1y1Y2Z2S58连续法解析相对定向原理Bs1s2BzByBx连续法解析相对定向原理Bs1s2BzByBx59连续法解析相对定向原理连续法解析相对定向原理60偏导数1偏导数161偏导数2φ，ω，к为小角引用微小旋转矩阵偏导数2φ，ω，к为小角引用微小旋转矩阵62偏导数2-1偏导数2-163偏导数2-1偏导数2-164线性化方程等式两边同时除以线性化方程等式两边同时除以65常数项约简其中：常数项约简其中：66连续法相对定向中

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＝0o1o2315426连续法相对定向中

常数项的几何意义Q为定向点上模型上下视差o67当观测了6对以上同名像点时，就可按最小二乘的原理求解。设观测了n对同名像点，可列出n个误差方程，其矩阵形式为：

V

=AX–L，

P=I相应的法方程为：

ATPAX=ATPL法方程式的解为：X=(ATPA)-1ATPL

当观测了6对以上同名像点时，就可按最小二乘的原理求解。设观测682、单独法解析相对定向原理1、坐标系构建：单独像对相对定向是以摄影基线作为像空间辅助的X轴，以以左摄影中心S1为原点，左像片主光轴与摄影基线B组成XZ平面，Y轴与X轴、Z轴满足右手法那么，构成的右手直角坐标系S1-X1Y1Z1如下图此时左、右像片的相对方位元素分别为：左像片：Xs1=0,Ys1=0,Zs1=0；1，1=0，1；右像片：Xs2=Bx＝B,Ys2=By＝0,Zs2=Bz＝0；2，2，2；X1x1Y1Z1S1y1Y2Z2S2y2X2x2BAa1(X1,Y1,Z1)a2(X2,Y2,Z2)2、单独法解析相对定向原理1、坐标系构建：单独像对相对定向是692、单独法解析相对定向原理2、单独法解析相对定向原理70单独法解析相对定向原理单独法解析相对定向原理71偏导数3-1偏导数3-172偏导数3-2偏导数3-273线性化方程等式两边同时乘以并视线性化方程等式两边同时乘以并视74常数项约简常数项约简75单独法相对定向中

常数项的几何意义Q为相当于像空间辅助坐标系中一对理想像对上同名像点的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＝0X1x1Y1Z1S1y1Y2Z2S2y2X2x2Ba1a2(xt2,yt2)(xt1,yt1)o1o2135246单独法相对定向中

常数项的几何意义Q为相当于像空间辅助坐标系76按泰勒公式展开，保存到小值一次项：yt1，yt2

相当于是空间辅助坐标系中一对理想像片上同名像点的坐标按泰勒公式展开，保存到小值一次项：yt1，yt2相当于是77当观测了6对以上同名像点时，就可按最小二乘的原理求解。设观测了n对同名像点，可列出n个误差方程，其矩阵形式为：

V

=AX–L，

P=I相应的法方程为：

ATPAX=ATPL法方程式的解为：X=(ATPA)-1ATPL

当观测了6对以上同名像点时，就可按最小二乘的原理求解。设观测78获取数据x0,y0,f，并量取6个定向