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文档简介

摄影的基本知识和影象误差处理第一页,共五十一页,编辑于2023年,星期三*2/511、摄影原理与摄影机(2)摄影机的基本知识摄影物镜镜箱暗箱ABab(1)摄影原理(摄影的诞生与发展)第二页,共五十一页,编辑于2023年,星期三*3/51

小孔成像原理,在小孔处安装摄影物镜,在成像处放感光材料。拍摄时也通过快门瞬间开启,直接在感光材料上感光,经过暗室显、定影,形成底片,再经接触晒印,获得的正像即为航空像片。航空摄影机镜箱暗箱1、摄影原理与摄影机第三页,共五十一页,编辑于2023年,星期三*4/51①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系统。

组合透镜成像分析方法:

●利用单个透镜逐次成像●利用透镜组的“等效透镜”成像

1、摄影原理与摄影机-(2)摄影机的基本知识第四页,共五十一页,编辑于2023年,星期三*5/51BADCF′H′h′abcdFHhSS′主光轴:透镜组诸透镜球面曲率的中心连线主平面(H,H’):过等效折射点(h,h’)且垂直于主光轴的平面主点(S,S’):主平面与主光轴的交点主焦点(F,F’):平行于主光轴的光线通过透镜组后与主光轴的交点主焦距:

主焦点到主点间距离节点(k,k’):主光轴上角的放大率为1的一对光学共轭点。(光线通过共轭节点时,角放大率为1;当物方与像方同介质时,k,k’分别与s,s’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)。等效透镜的基本点、线、面

1、摄影原理与摄影机-(2)摄影机的基本知识第五页,共五十一页,编辑于2023年,星期三像场与像场角直径为ab的明亮圆的范围称为视场,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2α,称为视场角。在视场面积内能够清晰获得影像的区域,称为像场。物镜的像方主点与像场直径cd所张的角度2β,称为像场角。为了取得全面清晰的构像,应取像场的内接正方形或矩形为最大像幅。像幅决定着物面或物空间有多大的范围可被物镜成像于像面。第六页,共五十一页,编辑于2023年,星期三*7/51②物镜的成像公式高斯成像公式:牛顿成像公式:1、摄影原理与摄影机-(2)摄影机的基本知识B第七页,共五十一页,编辑于2023年,星期三*8/51

1、调节物镜使用面积

作用(;d-有效孔径)2、控制焦面光通量3、调节成像景深③物镜的光圈和光圈号数●光圈:控制物镜进光面积的可变光阑。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-(2)摄影机的基本知识第八页,共五十一页,编辑于2023年,星期三*9/51●光圈号数:相对孔径的倒数(f/δ)称为光圈号数,用k表示。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δ表示。相对孔径:有效孔径与物镜焦距之比,称为相对孔径δ/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序是以为公比的等比级数。如:

1.422.845.6811162332说明:光圈号数越大,相应的相对孔径越小,能够增强纵深景物影像的清晰度,所以说摄影的时候,为了增强纵深景物构像的清晰度,应采用小的相对孔径,即大的光圈号数,同时相应地增长了曝光时间。1、摄影原理与摄影机-(2)摄影机的基本知识第九页,共五十一页,编辑于2023年,星期三*10/51景深④景深对某一摄影机而言,景深与对光调焦的物距、允许的模糊圆直径和所取的光圈号数成正比,而与摄影物镜的焦距f成反比。1、摄影原理与摄影机-(2)摄影机的基本知识第十页,共五十一页,编辑于2023年,星期三*11/51快门:控制曝光时间的装置。

作用:1、控制曝光时间2、与光圈配合控制曝光量

快门速度t:快门从开启到关闭所经历的时间。

t以1/2为公比成等比级数排列,标刻在物镜外框(1,1/2,1/4,1/8,1/15,1/30,1/60,1/125,1/250…)⑤摄影机快门

常用的快门有中心快门和帘式快门。中心快门的特点是打开快门之后,感光材料就能满幅同时感光。帘式快门的特点是感光材料各部分的曝光量相同,且这种机构设计可以做到曝光时间很短,如1/500秒或1/1000秒。1、摄影原理与摄影机-(2)摄影机的基本知识第十一页,共五十一页,编辑于2023年,星期三*12/51负片:对黑白摄影而言,黑白灰度与被摄物的明亮程度相反(底片)。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-(2)摄影机的基本知识⑥负片和正片第十二页,共五十一页,编辑于2023年,星期三*13/51(3)摄影机简介①普通摄影机1、摄影原理与摄影机-(3)摄影机简介第十三页,共五十一页,编辑于2023年,星期三*14/51②量测用摄影机

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。这种摄影机的特点是:

a、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。

b、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。

c、量测用摄影机承片框上具有框标。1、摄影原理与摄影机-(3)摄影机简介第十四页,共五十一页,编辑于2023年,星期三*15/51什么是框标?框标: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)建立像方坐标系。框标的形式有:机械框标光学框标1、摄影原理与摄影机-(3)摄影机简介第十五页,共五十一页,编辑于2023年,星期三*16/51光学框标机械框标1、摄影原理与摄影机-(3)摄影机简介第十六页,共五十一页,编辑于2023年,星期三*17/51d、摄影机主光轴与像平面的交点称为像片主点,摄影机物镜后节点到像片主点的垂距称为摄影机主距,也叫像片主距,一般用宇母f表示。摄影机结构设计时要求像片主点应与框标坐标系原点重合。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x0,y0,把f,x0,y0就称为像片的内方位元素,内方位元素是否已知也是量测用摄影机的特点。1、摄影原理与摄影机-(3)摄影机简介第十七页,共五十一页,编辑于2023年,星期三*18/51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F≤100mm。中焦距航摄机,其焦距为100mm~200mm。长焦距航摄机,其焦距为F≥200mm。航摄机的像幅有18×18与23×23两种,现代摄影机多用后者。1、摄影原理与摄影机-(3)摄影机简介第十八页,共五十一页,编辑于2023年,星期三*19/51几种量测用摄影机展示1、摄影原理与摄影机-(3)摄影机简介第十九页,共五十一页,编辑于2023年,星期三*20/51航空摄影机结构示意图1、摄影原理与摄影机-(3)摄影机简介第二十页,共五十一页,编辑于2023年,星期三*21/51航空摄影机RC301、摄影原理与摄影机-(3)摄影机简介第二十一页,共五十一页,编辑于2023年,星期三*22/51近景摄影机WILDP321、摄影原理与摄影机-(3)摄影机简介第二十二页,共五十一页,编辑于2023年,星期三*23/51ADS40数字航摄仪1、摄影原理与摄影机-(3)摄影机简介第二十三页,共五十一页,编辑于2023年,星期三*24/51P31摄影经纬仪近景影像1、摄影原理与摄影机-(3)摄影机简介第二十四页,共五十一页,编辑于2023年,星期三*25/51航空光学影像1、摄影原理与摄影机-(3)摄影机简介第二十五页,共五十一页,编辑于2023年,星期三*26/51ADS40数字航空影像1、摄影原理与摄影机-(3)摄影机简介第二十六页,共五十一页,编辑于2023年,星期三*27/511、摄影原理与摄影机-(4)摄影处理摄影处理分以下几步:

①感光材料的显影处理

显影: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。②感光材料的定影处理定影: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。③感光材料的水洗与晾干处理④像片的晒印(4)摄影处理第二十七页,共五十一页,编辑于2023年,星期三*28/51

以测绘地形为目的的空中摄影多采用竖直摄影方式,要求航摄机在曝光的瞬问物镜主光轴保持垂直于地面。实际上,由于飞机的稳定性和摄影操作的技能限制,航摄机主光轴在曝光时总会有微小的倾斜,按规定要求像片倾角应小于2到3度.这种摄影方式称为竖直摄影。2、航空摄影的基本要求第二十八页,共五十一页,编辑于2023年,星期三*29/512、航空摄影的基本要求第二十九页,共五十一页,编辑于2023年,星期三*30/512、航空摄影的基本要求—(1)航空摄影安装在航摄飞机上的航摄仪从空中一定角度对地面物体进行摄影,飞行航线一般为东西方向,要求航线相邻两张像片应有60%左右的重叠度,相邻航线的像片应有30%左右的重叠度,航摄机在摄影曝光的瞬间物镜主光轴保持垂直地面。(1)航空摄影第三十页,共五十一页,编辑于2023年,星期三*31/51第三十一页,共五十一页,编辑于2023年,星期三*32/51123Lxpx航向重叠度:航线相邻两张像片的重叠度一般情况下在航线方向三张相邻像片必须要有公共重叠影象,称为三度重叠。航向重叠度保持在60%~65%。2、航空摄影的基本要求—(1)航空摄影第三十二页,共五十一页,编辑于2023年,星期三*33/51І-1Ⅱ-1Lypy旁向重叠度:相邻航线像片的重叠度旁向重叠度保持在15%~30%。2、航空摄影的基本要求—(1)航空摄影第三十三页,共五十一页,编辑于2023年,星期三*34/512、航空摄影的基本要求—(1)航空摄影第三十四页,共五十一页,编辑于2023年,星期三*35/51★摄影基线:航向相邻两个摄影站间的距离。P1S1P2S2SES:摄影基线2、航空摄影的基本要求—(1)航空摄影第三十五页,共五十一页,编辑于2023年,星期三*36/512、航空摄影的基本要求—(2)摄影比例尺(2)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l与地面上相应线段的水平距离L之比。但由于摄影像片有倾角,地形有起伏,所以摄影比例尺处处不等。我们一般指的摄影比例尺,是把摄影像片当作水平像片,地面取平均高程,这时像片上的一线段l与地面上相应线段的水平距离L之比,称为摄影比例尺1/m。第三十六页,共五十一页,编辑于2023年,星期三*37/51f为摄影机主距,H为航高2、航空摄影的基本要求—(2)摄影比例尺P17第三十七页,共五十一页,编辑于2023年,星期三摄影比例尺在不同像点处不同fH0h1h2比例尺:第三十八页,共五十一页,编辑于2023年,星期三*39/51另外,测量规范还规定同一航带内最大航高与最小航高之差不得大于30m;摄影区域内实际航高与设计航高之差不得大于50m。航高是指摄影飞机在摄影瞬间相对某一水准面的高度,从该水准面起算向上为正号。根据所取基准面的不同,航高可分为相对航高和绝对航高。相对航高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地面平均高程基准面的设计航高。是确定航摄飞机飞行的基本数据,按H=mf计算得到.绝对航高是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H与摄影地区地面平均高度A。计算得到H绝=H+A2、航空摄影的基本要求—(2)摄影比例尺第三十九页,共五十一页,编辑于2023年,星期三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?绝对航高!地表面大地水准面H绝Z平均地表高程值平均H摄影航高注意:航空摄影的时候,摄影比例尺是已知的,等于多少?规范规定:1/M为成图比例尺则摄影比例尺为3M≤m≤5M如:要做1/2000地形图,则摄影比例尺为6000≤m≤10000注意:比例尺越大,花的钱越多,重庆摄影m=8000第四十页,共五十一页,编辑于2023年,星期三*41/512、航空摄影的基本要求—(2)摄影比例尺比例尺类别航摄比例尺成图比例尺大比例尺1:20001:30001:5001:40001:60001:10001:80001:12001:20001:5000中比例尺1:150001:20000(像幅23×23)1:100001:250001:250001:35000(像幅23×23)1:10000小比例尺1:200001:300001:250001:350001:550001:50000摄影比例尺的选择第四十一页,共五十一页,编辑于2023年,星期三*42/512、航空摄影的基本要求—(3)航线弯曲度(3)航线弯曲度航线弯曲:把一条航线的航摄像片根据地物影像拼接起来,各张像片的主点连线不在一条直线上,而呈现为弯弯曲曲的折线,称航线弯曲。航线弯曲度:航线两端像片的像主点间的直线距离l与偏离该直线最远的像主点到直线的距离之比。第四十二页,共五十一页,编辑于2023年,星期三*43/512、航空摄影的基本要求—(4)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点连线与像幅沿航线方向的两框标连线间的夹角。像片旋角过大会减少立体像对的有效范围第四十三页,共五十一页,编辑于2023年,星期三*44/513、航摄像片的误差及处理引起光学影像系统性误差的因素摄影机物镜构像畸变感光材料变形大气折光地球曲率(1)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;它是摄影机本身在制造过程中产生的;这些误差使得经过物镜的入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。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,是一种非对称性畸变。仅为径向畸变差的1/5~1/7,一般不考虑。第四十四页,共五十一页,编辑于2023年,星期三*45/51畸变差以对称性的径向畸变差为主,可表示为:

式中为径向畸变差系数(通常由厂家提供)ora(x,y)yx由△r引起的像点坐标改正式为:3、航摄像片的误差及处理像点的径向半径即像片上像点到像主点的距离第四十五页,共五十一页,编辑于2023年,星期三*46/513、航摄像片的误差及

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