双像立体测图基础与立体测图演示文稿

双像立体测图基础与立体测图演示文稿目前一页\总数八十七页\编于二十一点优选双像立体测图基础与立体测图目前二页\总数八十七页\编于二十一点4.1人眼的立体视觉原理

与立体量测一、双眼观察的天然立体视觉目前三页\总数八十七页\编于二十一点2.双眼观察用双眼观察空间物体时，可以容易地判定物体的远近，这种现象称为人眼的天然立体视觉。人眼的观察方式：1.单眼观察不能判断物体的远近目前四页\总数八十七页\编于二十一点1833年，惠斯通（英）证实，人眼分辨远近的本质是由于生理视差的存在。设远近不同的两点A、B在人眼视网膜上产生的生理视差为σ交会角目前五页\总数八十七页\编于二十一点近似式交会角变化与距离变化及生理视差的关系：目前六页\总数八十七页\编于二十一点提高双眼分辨远近能力的方法：

扩大眼基线

使眼的生理视差的分辨力增大

利用放大系统观察，相当于缩小实际

的L值目前七页\总数八十七页\编于二十一点人眼的分辨力

明视距离：250mm

眼的分辨力：眼睛能够辨认最小物体的能力。通常用人眼清楚观察到区分最小物体之间的距离对眼睛张开的角度来表示。人眼的分辨率一般是1’。人眼辨认线状物体的能力比辨认点状物体的要强。单眼观察两点间的分辨力为45”，双眼为30”；单眼观察两线间的分辨率为20”。

目前八页\总数八十七页\编于二十一点二、人造立体视觉借助空间物体的构像信息而在视觉上感受出空间物体的存在，称为人造立体视觉。

人造立体视觉的过程：空间景物在感光材料上构像，人眼观察构像的像片而产生生理视差，重建空间景物立体视觉。目前九页\总数八十七页\编于二十一点视模型：利用人造立体视觉观察获得的景物立体景像。视模型随人眼位置的不同而不同。目前十页\总数八十七页\编于二十一点人造立体视觉必须符合的条件：1.两张像片必须是在两个不同摄站对同一景物摄取的立体像对；2.每只眼睛只能观察像对中的一张像片，这一条件称之为分像条件；3.两像片上相同景物（同名像点）的连线与眼基线应大致平行；4.两像片的比例尺相近(差别<15%)目前十一页\总数八十七页\编于二十一点三、立体效应1.正立体效应2.反立体效应左左右左右右或右左目前十二页\总数八十七页\编于二十一点用光学仪器或肉眼对一定重叠率的像对进行观察，获得地物和地形的光学立体模型，称为像片的立体观察，它的原理是根据人对物体的双眼观察。

分像条件违背了人眼立体观察的本能，必须采取一定的措施达到。四、立体观察与立体量测1.立体观察方法目前十三页\总数八十七页\编于二十一点立体观察方法：立体镜式：借助光学系统使得人眼分别观察其中的一张像片重叠影像式：将左右两像片影像投影在同一个承影面上，然后通过一些措施使得两眼各看一张像片目前十四页\总数八十七页\编于二十一点1）立体镜观察法

桥式立体镜：简单但观察的范围小目前十五页\总数八十七页\编于二十一点

反光立体镜扩大眼基线，可对大像幅进行立体观察目前十六页\总数八十七页\编于二十一点2）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。目前十七页\总数八十七页\编于二十一点3）叠映影像立体观察法互补色法光谱中两种颜色的光混合在一起会变成白色，这两种光称为互补色光。品红+绿白蓝+黄白光学混合光学混合目前十八页\总数八十七页\编于二十一点左眼右眼目前十九页\总数八十七页\编于二十一点同步闪闭法由液晶眼镜和红外发生器组成，使用时红外发生器的一端与通用的图形显示卡相连，图像显示软件按照一定的频率交替显示左右图像，红外发生器则同步地发射红外线，控制液晶眼镜交替闪闭，从而达到左右眼睛各看一张像片的目的。目前二十页\总数八十七页\编于二十一点目前二十一页\总数八十七页\编于二十一点偏振光法在一对像片的投影光路中，放置一对偏振平面相互垂直的偏振器，以两组横向光波波动成相互垂直的偏振光，将影像投影在特制的承影面上，观测者戴上偏振光眼镜，两镜片的偏振平面也相互垂直，从而达到分像的目的。

在数字摄影测量系统中，在计算机屏幕上安装偏振屏，当计算机屏幕上分别交替显示左、右影像时，屏幕前的偏振光屏就会产生不同的偏振方向，观测者戴上偏振光眼镜，就能获得立体影像。目前二十二页\总数八十七页\编于二十一点1）单测标量测法用一个真实的测标量测测标与地面点相切时，测标的位置就代表空间点的位置。2.立体量测目前二十三页\总数八十七页\编于二十一点目前二十四页\总数八十七页\编于二十一点2）双测标量测法是用两个刻有量测标记的测标进行量测。测标的形状有多种，如光点、T字形、感叹号等。目前二十五页\总数八十七页\编于二十一点一、立体像对（stereopair)1.定义从不同摄站摄取的具有重叠影像的一对像片。4.2立体像对与双像立体测图目前二十六页\总数八十七页\编于二十一点航空摄影获取的立体像对目前二十七页\总数八十七页\编于二十一点地面摄影获取的立体像对目前二十八页\总数八十七页\编于二十一点是立体像对吗？为什么？目前二十九页\总数八十七页\编于二十一点a12.立体像对上的点、线、面目前三十页\总数八十七页\编于二十一点

摄影基线：摄取立体像对时，相邻摄站间的连线同名光线：同一地面点向不同摄站的投射光线同名像点：同一地面点在不同像片上的构像核面：过摄影基线与地面点的平面主核面：包含像主点的核面垂核面：包含像底点的核面核线：核面与像片平面的交线核点：摄影基线与像片平面的交点目前三十一页\总数八十七页\编于二十一点二、立体摄影测量的基本原理目前三十二页\总数八十七页\编于二十一点二、立体摄影测量的基本原理保持内方位元素以及相对方位元素不变，其中一个沿基线移动，仍然保持成对相交，但比例尺变了；或者两投影器整体旋转，也不影响相似性。目前三十三页\总数八十七页\编于二十一点1.像对摄影过程的几何反转分别恢复两像片的内、外方位元素像对的相对定向和绝对定向实质：重建摄区立体模型，在立体模型上进行量测三、双像立体测图概述目前三十四页\总数八十七页\编于二十一点2.双像立体测图步骤内定向：恢复像片的内方位元素，建立与摄影光束相似的投影光束。相对定向：恢复两张像片的相对方位，建立与地面相似的立体模型。绝对定向：将立体模型纳入到地面坐标系中，并归化模型的比例尺。立体测图：用量测工具量测立体模型，测制地形图。目前三十五页\总数八十七页\编于二十一点3.双像立体测图的方法模拟法立体测图利用模拟测图仪，像片，人工寻找同名像点解析法立体测图利用解析测图仪测图，像片，人工寻找同名像点。核心是计算机。影像数字化立体测图利用数字摄影测量系统。数字影像或数字化影像，利用数字相关技术，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。目前三十六页\总数八十七页\编于二十一点S2S1AP1a2a1P2BWAo1o2n1n2J2J1同名像点(a1,a2)同名光线(AS1,AS2)摄影基线(S1S2)核面（垂核面、主核面）核点（核点是谁的合点？）核线（垂核线、主核线）4.立体像对上的点、线、面目前三十七页\总数八十七页\编于二十一点5.双像立体摄影测量的原理及步骤。S1S2ABCDS’2目前三十八页\总数八十七页\编于二十一点4.3立体像对的相对定向元素与模型的绝对定向元素一、立体像对的相对定向与相对定向元素确定一个立体像对两张像片相对位置和姿态的元素称为相对定向元素。目前三十九页\总数八十七页\编于二十一点相对定向只能确定两张像片的相对位置完成相对定向的唯一标准是两像片上同名光线对对相交。目前四十页\总数八十七页\编于二十一点o2B1.连续像对的相对定向元素以左像空间坐标系为基础特点：左像片位置和姿态已知，移动和转动右像片，便可以确定两张像片的相对方位。这种相对定向元素系统被称为连续像对相对定向系统。目前四十一页\总数八十七页\编于二十一点2.单独法相对定向元素21u1x1v1w1S1y1v2w2S2y2u2x2B221以基线坐标系为基础

特点：在不改变两投影中心位置的情况下，通过两张像片的旋转来确定相对方位，适用于单独像对的作业，因此称为单独像对相对定向系统。目前四十二页\总数八十七页\编于二十一点二、模型的绝对定向和绝对定向元素确定相对定向所建立的几何模型的比例尺和空间方位的元素。共有七个参数。

A

A目前四十三页\总数八十七页\编于二十一点从数学角度看，实际上是两个三维空间直角坐标变换，即将相对定向所建立起来的模型上的点的坐标转换至地面摄影测量坐标系中。绝对定向需要借助地面控制点完成。为模型的绝对定向元素。目前四十四页\总数八十七页\编于二十一点一、模拟法立体测图原理用光学投影或机械投影的方法实现摄影过程的几何反转，建立与实地相似的几何模型。需要在模拟型立体测图仪上完成。4.4模拟法立体测图目前四十五页\总数八十七页\编于二十一点T形支架主梁投影器目前四十六页\总数八十七页\编于二十一点目前四十七页\总数八十七页\编于二十一点多倍仪上的投影器目前四十八页\总数八十七页\编于二十一点方法：内定向—相对定向—绝对定向模拟测图仪上的内定向是人工在测图仪上安置有关数据，如安置摄影机主距，并且使像片主点与测图仪像片盘主点重合。目前四十九页\总数八十七页\编于二十一点二、模拟法相对定向1.基本思路通过微动投影器的定向螺旋，消除承影面上同名点的上下视差来完成相对定向。目前五十页\总数八十七页\编于二十一点有左右视差所有同名光线对对相交，即同名点的上下视差为零时，则相对定向完成。目前五十一页\总数八十七页\编于二十一点2.投影器的微小运动对承影面上投影点位的影响投影器距承影面的高度为H。假设像片近似水平，选取像片上的九个像点来考察投影点位的变化规律。点位分布如下：像主点目前五十二页\总数八十七页\编于二十一点总位移X方向位移Y方向位移位移分量：（1）微动bu

的影响XYdbuSS’目前五十三页\总数八十七页\编于二十一点（2）微动bv

的影响总位移X方向位移Y方向位移位移分量：XYdbvSS’目前五十四页\总数八十七页\编于二十一点（3）微动bw

的影响S’S位移分量：Hdbw目前五十五页\总数八十七页\编于二十一点（4）微动

的影响位移分量：总位移X方向位移Y方向位移目前五十六页\总数八十七页\编于二十一点（5）微动

的影响位移分量：目前五十七页\总数八十七页\编于二十一点（6）微动

的影响位移分量：总位移X方向位移Y方向位移目前五十八页\总数八十七页\编于二十一点把以上各种位移分量相加得到3.相对定向与上下视差的关系式同名点的上下视差为：相对定向的目的模拟测图仪上相对定向的基本关系式目前五十九页\总数八十七页\编于二十一点（1）连续像对相对定向公式

连续像对相对定向的特点公式左投影器不动，只动右投影器，则X2、Y2为右投影点相对于右方主点的坐标。目前六十页\总数八十七页\编于二十一点（2）单独像对相对定向公式

单独像对相对定向的特点公式X1、Y1为左投影点相对于左方主点的坐标，X2、Y2为右投影点相对于右方主点的坐标。目前六十一页\总数八十七页\编于二十一点4.模拟测图仪上的相对定向标准定向点位用五个相对定向螺旋消除五个定向点上的上下视差，第6个点用于检核。目前六十二页\总数八十七页\编于二十一点相对定向步骤：（连续法相对定向）1)

转动bv消除2点的上下视差；2)

转动bw消除4点的上下视差；3)

转动κ2消除1点的上下视差；4)

转动ψ2消除3点的上下视差；5)

用ω2在6点上作过度改正；6)

用bv消除2点的上下视差；7)用bw

消除4点的上下视差。检查5点的上下视差。目前六十三页\总数八十七页\编于二十一点三、模拟法测图中模型的绝对定向1.准备工作制作图底：将控制点根据其平面坐标按图比例尺展绘在图纸上。将相对定向后建立的立体模型纳入到地面坐标系中，并归化模型的比例尺，这一过程称为模型的绝对定向。目前六十四页\总数八十七页\编于二十一点N4N3N1N22.确定模型比例尺1）将图底置于承影面上，在立体观察情况下，使其中一个控制点与其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的模型点的投影落在相应两控制点N1N4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。目前六十五页\总数八十七页\编于二十一点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）求出N2、N3两点相对于N1的实际高差，并化成按成图比例尺计算的高差。目前六十六页\总数八十七页\编于二十一点然后使用仪器的相应螺旋，使整个投影系统绕仪器的Y轴旋转此角度，这就是模型的航向置平。4.如果，则说明模型在X方向已置平，否则按下式计算出模型绕仪器Y轴旋转的角度：表示图上两点间的距离目前六十七页\总数八十七页\编于二十一点5.如果，则说明模型在Y方向已置平，否则按下式计算出模型绕仪器X轴旋转的角度：然后使用仪器的相应螺旋，使整个投影系统绕仪器的X轴旋转此角度，这就是模型的旁向置平。6.最后用N1、N4点进行检查。目前六十八页\总数八十七页\编于二十一点四、在模拟测图仪上测图测绘地物和等高线都是在立体观察下进行。多倍仪上的测绘台目前六十九页\总数八十七页\编于二十一点1.测绘地物将测标照准在模型的相应点上，不断升降和移动测标，在测标与立体模型表面保持相切的情况下，使测标沿地物轮廓移动，测绘出地物。2.测绘高程注记点根据成图要求，测定高程注记点。密度为图上每100cm25-20个。目前七十页\总数八十七页\编于二十一点3.地貌测绘先绘地性线，再勾绘等高线。4.接边像对与像对、航线与航线、图幅与图幅之间都要进行接边。5.检查内容包括：高程注记点位置是否合理、均匀，数量是否合适，高程注记点的高程与等高线有无矛盾是否有丢漏山头、鞍部；少绘或多绘曲线；地貌有无变形等高线与水系的关系是否合理地物、地貌要素是否测绘齐全、正确6.清绘、整饰目前七十一页\总数八十七页\编于二十一点利用电子计算机，通过严格的数学解算方法保证像点坐标和模型点坐标之间满足共线关系，建立被摄目标的数字立体模型，同样可以完成对被摄目标的立体量测。4.6解析法立体测图数字投影目前七十二页\总数八十七页\编于二十一点一、解析测图仪的结构解析测图仪是由精密立体坐标量测仪、计算机、数控绘图仪、接口设备及相应软件组成的立体测图系统。立体坐标量测仪作业员

计算机数控绘图仪目前七十三页\总数八十七页\编于二十一点硬件1.精密立体坐标量测仪立体观察和立体量测2.电子计算机核心部件，实现解析测图仪的实时计算与摄影测量作业的计算及数据管理。3.数控绘图桌在计算机控制下，绘出地形图及各种图件。目前七十四页\总数八十七页\编于二十一点4.接口设备电子计算机与立体坐标量测仪及数控绘图桌连接与信息沟通。包括编码器：进行模/数转换（A/D），使仪器的机械位移量转化为计算机能接受的数字量。伺服系统：进行数/模转换（D/A），将计算机给出的数字信息转化成仪器的机械位移量，驱动部件至应有的位置。目前七十五页\总数八十七页\编于二十一点解析立体测图仪(WILDAC1)目前七十六页\总数八十七页\编于二十一点二、解析测图仪的优点（与模拟测图仪相比）1、精度高光机部分简单，结构稳定；改正系统误差,平差偶然误差；（系统误差可通过计算机软件加以改正，偶然误差通过平差解决）像点坐标量测精度可达1-3um目前七十七页\总数八十七页\编于二十一点2、功能强作业不受摄影方式及仪器活动范围限制，可处理各类航片或卫片资料可完成多种测绘工作取得多种测绘成果3、效率高具有机助绘图功能实现测图过程的半自动化4、可产生数字测绘产品，便于成果进入GIS

管理应用目前七十八页\总数八十七页\编于二十一点三、解析测图仪的工作原理以共线条件方程为基础解析测图仪有两种方式实现数字投影运算：输入物方空间坐标（物方空间解析测图仪）物方坐标可以是：模型坐标、地面坐标、地理坐标。常见的是输入模型坐标。输入像方空间坐标（像方空间解析测图仪）目前七十九页\总数八十七页\编于二十一点立体坐标量测仪计算机绘图桌数控XYZXMYM终端物方型通过改变物方坐标找到要量测的点并记录物方坐标目前八十页\总数八十七页\编于二十一点1、定向过程中在仪器上，经像对定向（包括解析内定向、解析相对定向、解析绝对定向）后，建立起物像对应关系。2、测绘过程中从手轮、脚盘读出模型的地面摄测坐标（X,Y,Z)

输入计算机算得相应的像平面坐标由伺服系统驱动测标运动到对应像点位置作业员观察到测标在立体模型上的位置

以上步骤由实时程序控制，以高频率自动重复执行，作业员即可观测到连续、完整的立体模型。目前八十一页\总数八十七页\编于二十一点输入模型坐标的工作过程：(1)

作业员把摄影机主距、物畸变差、大气折光差、地球曲率等必要数据输入计算机中，并输入像片框标坐标。(2)

像片放在像片盘上后，测标逐次对准像片的每个框标，计算机即可进行内定向，确定像片位置，进行像片坐标与仪器架坐标之间的换算