立体像对的相对定向课件

1数字摄影测量学PHOTOGRAMMETRY王志勇1数字摄影测量学PHOTOGRAMMETRY王志勇2[一]立体像对的基本概念1、立体像对的定义（StereoPair）由不同摄站获取的，具有一定影像重叠的两张像片。S2S1

o1o2Aa1a2Review2[一]立体像对的基本概念1、立体像对的定义（Stereo3[一]立体像对的基本概念2、立体像对的点、线、面S2S1

ABP1a2a1P2BWAo1o2n1n2J2J1摄影基线(S1S2)核面（垂核面、主核面）核线（垂核线、主核线）核点同名像点(a1,a2)同名光线(AS1,AS2)同名核线Review3[一]立体像对的基本概念2、立体像对的点、线、面S24

A

S1o1P1Ba1S2o2P2a2S2'o2P2a2

AReview[一]立体像对的基本概念3、立体模型4AS1o1P1Ba1S2o2P2a25外方位元素相对方位元素绝对方位元素立体像对实际地面立体模型相似模型比例尺任意，方位任意7个5个12个如何答解这些元素?Review5外方位元素相对方位元素绝对方位元素相似模型7个5个12个如6第12讲

立体像对的相对定向(RelativeOrientation)6第12讲立体像对的相对定向(RelativeOrien7一、相对定向条件方程——共面条件方程二、连续法解析相对定向原理三、相对方位元素的解算四、单独法解析相对定向原理

内容安排第12讲

立体像对的相对定向7一、相对定向条件方程——共面条件方程内8相对定向定义：恢复两光束间相对方位的工作。解算立体像对相对方位元素的工作。目的：建立立体模型。完成标志：同名光线对对相交（共面－核面）；所有点在其承影面上的上下视差为零。完成手段：解算五个相对方位元素。8相对定向9相对定向命题：利用五个以上定向点的像点坐标，解算相对方位元素。已知条件：五个以上定向点的像点坐标。待求：五个相对方位元素。思路：找出相对方位元素与像点坐标的关系,即共面条件方程。9相对定向101、相对定向解算立体像对相对方位元素的工作。一、相对定向条件方程——共面条件方程101、相对定向解算立体像对相对方位元素的工作。一、相对定向112、共面条件方程在恢复两张像片的相对方位元素之后，存在的几何现象是什么？S2S1

AP1a2a1P2BWAo1o2n1n2J2J1一、相对定向条件方程——共面条件方程同名光线对对相交112、共面条件方程在恢复两张像片的相对方位元素之后，存在的12一、相对定向条件方程——共面条件方程S2S1

ABP1a2a1P2BWAo1o2n1n2J2J1

同名光线对对相交用数学语言表达：摄影基线B与这两条同名光线满足共面条件：共面条件的向量表达式S1、S2、a1、a2四点共面12一、相对定向条件方程——共面条件方程S2S113S2BS1Aa1a2BZBYBX共面条件的坐标分量表达式连续像对系统相对方位元素？一、相对定向条件方程——共面条件方程2、共面条件方程13S2BS1Aa1a2BZBYBX共面条件的坐标分量表达式14S1a1a2ABS2共面条件的坐标分量表达式单独像对系统相对方位元素？一、相对定向条件方程——共面条件方程2、共面条件方程14S1a1a2ABS2共面条件的坐标分量表达式单独像对系统15一、相对定向条件方程——共面条件方程;,,;,,,,221112中的坐标在为中的坐标在为中的坐标；在为XYZSaZ2Y2X2XYZSaZ1Y1X1XYZSSBBBZYX---连续像对系统15一、相对定向条件方程——共面条件方程;,,;,,,,2216对共面条件方程的五点说明(1)相应光线是否成对相交与摄影测量坐标系的选择无关，但适当选取可以使共面条件方程式的形式发生变化，便于实际应用。通常有二种选择：选左像空系——连续像对系统此时R1=E，或为前像对右片的旋转矩阵；选基线坐标系——单独像对系统此时BY=BZ=0一、相对定向条件方程——共面条件方程16对共面条件方程的五点说明(1)相应光线是否成对相交与摄影17(2)共面条件方程是相对方位元素的非线性函数，要利用它们求解相对方位元素，必须对其进行线性化。(3)一个定向点可列一个方程，要解求五个相对方位元素，则必须有五个以上的定向点。(4)

不需要已知地面控制点。(5)共面条件方程的几何意义。对连续像对系统：视差条件对单独系统来说：夹角条件

一、相对定向条件方程——共面条件方程对共面条件方程的五点说明17(2)共面条件方程是相对方位元素的非线性函数，要利用它181、连续像对系统的共面条件方程2、单独像对系统的共面条件方程S2在S1—XYZ中(BX，BY，Bz)；a1在S1—XYZ中(X1，Y1，Z1)；a2在S2—XYZ中(X2，Y2，Z2)；S2在S1—XYZ中(B，0，0)；a1在S1—XYZ中(X1，Y1，Z1)；a2在S2—XYZ中(X2，Y2，Z2)；如何求解相对方位元素？??一、相对定向条件方程——共面条件方程181、连续像对系统的共面条件方程2、单独像对系统的共面条件19二、连续法解析相对定向原理

连续法相对定向是以左像片为基准，求出右像片相对于左像片的五个相对定向元素：

BY，

BZ，2，2，2

在相对定向解析计算时，通常把基线B改写为b，b称为投影基线19二、连续法解析相对定向原理连续法相对定向20bs1s2bZbYbX二、连续法解析相对定向原理20bs1s2bZbYbX二、连续法解析相对定向原理21分析：（1）含有五个相对定向元素（2）非线性函数线性化二、连续法解析相对定向原理21分析：线性化二、连续法解析相对定向原理22

共面条件方程是相对方位元素的非线性函数，需将方程转化为各参数改正数的线性方程.二、连续法解析相对定向原理将方程改化为：改正数22共面条件方程是相对方位元素的非线性函数，23按泰勒级数展开：关键是求偏导数二、连续法解析相对定向原理初始值23按泰勒级数展开：关键是求二、连续法解析相对定向原理初始值24偏导数1二、连续法解析相对定向原理24偏导数1二、连续法解析相对定向原理25偏导数2思路二、连续法解析相对定向原理25偏导数2思路二、连续法解析相对定向原理26二、连续法解析相对定向原理26二、连续法解析相对定向原理27顾及点投影系数,得二、连续法解析相对定向原理27顾及点投影系数,得二、连续法解析相对定向原理28如果再近似取，再将式左右两侧同乘以则有二、连续法解析相对定向原理28如果再近似取29令连续法相对定向的解析计算公式二、连续法解析相对定向原理29令连续法相对定向的解析计算公式二、连续法解析相对定向原理30二、连续法解析相对定向原理30二、连续法解析相对定向原理31连续法相对定向中

常数项的几何意义X1Y1Z1X2Y2Z2Aa1s1Y1X1Z1a2s2N1Y1N2Y2Q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＝031连续法相对定向中

常数项的几何意义X1Y1Z1X2Y2Z32三、相对定向元素的解算分析：相对定向元素有5个一个定向点可以列1个方程，故至少需要5个以上的定向点。误差方程及法方程的建立32三、相对定向元素的解算分析：误差方程及法方程的建立33相对定向的布点方案：134265三、相对定向元素的解算33相对定向的布点方案：134265三、相对定向元素的解算34在处理过程中常把Q视为观测值三、相对定向元素的解算34在处理过程中常把Q视为观测值三、相对定向元素的解算35量测5个以上的同名点可以按最小二乘平差法求相对定向元素三、相对定向元素的解算35量测5个以上的同名点可以按最小二乘平差36相对方位元素的解算过程1、原始数据(6个定向点)2、确定相对方位元素的初始值3、计算右片的旋转矩阵4、计算坐标5、组误差方程，并形成法方程6、答解法方程7、计算相对方位元素的值三、相对定向元素的解算36相对方位元素的解算过程1、原始数据(6个定向点)三、相对37相对方位元素计算过程（连续像对）37相对方位元素计算过程（连续像对）38模型点坐标的计算Next前方交会法38模型点坐标的计算Next前方交会法四、单独法解析相对定向原理X1x1Y1Z1S1y1Y2Z2S2y2X2x2BAa1(X1,Y1,Z1)a2(X2,Y2,Z2)四、单独法解析相对定向原理X1x1Y1Z1S1y1Y2Z2SS1a1a2ABS2四、单独法解析相对定向原理S1a1a2ABS2四、单独法解析相对定向原理四、单独法解析相对定向原理四、单独法解析相对定向原理误差方程四、单独法解析相对定向原理误差方程四、单独法解析相对定向原理相对方位元素的解算过程1、原始数据2、确定相对方位元素的初始值3、计算左、右片的旋转矩阵4、计算坐标(X1,Y1,Z1)，(X2,Y2,Z2)5、组误差方程，并形成法方程6、答解法方程7、计算相对方位元素的值四、单独法解析相对定向原理o1o2135246相对方位元素的解算过程1、原始数据四、单独法解析相对定向原理44一、相对定向条件方程——共面条件方程二、连续法解析相对定向原理三、相对方位元素的解算四、单独法解析相对定向原理第12讲立体像对的相对定向44一、相对定向条件方程——共面条件方程第12讲立体像对451、写出连续像对系统相对定向的原理、计算过程并注明所用的公式。思考题2、写出单独像对系统相对定向的原理、计算过程并注明所用的公式。3．解析相对定向中哪些为未知数？什么是观测值？其定向是在哪个坐标系中进行？4．连续法像对相对定向与单独法像对相对定向有何区别？451、写出连续像对系统相对定向的原理、计算过程并注明所用的46预习：§5.2空间前方交会46预习：§5.2空间前方交会47数字摄影测量学PHOTOGRAMMETRY王志勇1数字摄影测量学PHOTOGRAMMETRY王志勇48[一]立体像对的基本概念1、立体像对的定义（StereoPair）由不同摄站获取的，具有一定影像重叠的两张像片。S2S1

o1o2Aa1a2Review2[一]立体像对的基本概念1、立体像对的定义（Stereo49[一]立体像对的基本概念2、立体像对的点、线、面S2S1

ABP1a2a1P2BWAo1o2n1n2J2J1摄影基线(S1S2)核面（垂核面、主核面）核线（垂核线、主核线）核点同名像点(a1,a2)同名光线(AS1,AS2)同名核线Review3[一]立体像对的基本概念2、立体像对的点、线、面S250

A

S1o1P1Ba1S2o2P2a2S2'o2P2a2

AReview[一]立体像对的基本概念3、立体模型4AS1o1P1Ba1S2o2P2a251外方位元素相对方位元素绝对方位元素立体像对实际地面立体模型相似模型比例尺任意，方位任意7个5个12个如何答解这些元素?Review5外方位元素相对方位元素绝对方位元素相似模型7个5个12个如52第12讲

立体像对的相对定向(RelativeOrientation)6第12讲立体像对的相对定向(RelativeOrien53一、相对定向条件方程——共面条件方程二、连续法解析相对定向原理三、相对方位元素的解算四、单独法解析相对定向原理

内容安排第12讲

立体像对的相对定向7一、相对定向条件方程——共面条件方程内54相对定向定义：恢复两光束间相对方位的工作。解算立体像对相对方位元素的工作。目的：建立立体模型。完成标志：同名光线对对相交（共面－核面）；所有点在其承影面上的上下视差为零。完成手段：解算五个相对方位元素。8相对定向55相对定向命题：利用五个以上定向点的像点坐标，解算相对方位元素。已知条件：五个以上定向点的像点坐标。待求：五个相对方位元素。思路：找出相对方位元素与像点坐标的关系,即共面条件方程。9相对定向561、相对定向解算立体像对相对方位元素的工作。一、相对定向条件方程——共面条件方程101、相对定向解算立体像对相对方位元素的工作。一、相对定向572、共面条件方程在恢复两张像片的相对方位元素之后，存在的几何现象是什么？S2S1

AP1a2a1P2BWAo1o2n1n2J2J1一、相对定向条件方程——共面条件方程同名光线对对相交112、共面条件方程在恢复两张像片的相对方位元素之后，存在的58一、相对定向条件方程——共面条件方程S2S1

ABP1a2a1P2BWAo1o2n1n2J2J1

同名光线对对相交用数学语言表达：摄影基线B与这两条同名光线满足共面条件：共面条件的向量表达式S1、S2、a1、a2四点共面12一、相对定向条件方程——共面条件方程S2S159S2BS1Aa1a2BZBYBX共面条件的坐标分量表达式连续像对系统相对方位元素？一、相对定向条件方程——共面条件方程2、共面条件方程13S2BS1Aa1a2BZBYBX共面条件的坐标分量表达式60S1a1a2ABS2共面条件的坐标分量表达式单独像对系统相对方位元素？一、相对定向条件方程——共面条件方程2、共面条件方程14S1a1a2ABS2共面条件的坐标分量表达式单独像对系统61一、相对定向条件方程——共面条件方程;,,;,,,,221112中的坐标在为中的坐标在为中的坐标；在为XYZSaZ2Y2X2XYZSaZ1Y1X1XYZSSBBBZYX---连续像对系统15一、相对定向条件方程——共面条件方程;,,;,,,,2262对共面条件方程的五点说明(1)相应光线是否成对相交与摄影测量坐标系的选择无关，但适当选取可以使共面条件方程式的形式发生变化，便于实际应用。通常有二种选择：选左像空系——连续像对系统此时R1=E，或为前像对右片的旋转矩阵；选基线坐标系——单独像对系统此时BY=BZ=0一、相对定向条件方程——共面条件方程16对共面条件方程的五点说明(1)相应光线是否成对相交与摄影63(2)共面条件方程是相对方位元素的非线性函数，要利用它们求解相对方位元素，必须对其进行线性化。(3)一个定向点可列一个方程，要解求五个相对方位元素，则必须有五个以上的定向点。(4)

不需要已知地面控制点。(5)共面条件方程的几何意义。对连续像对系统：视差条件对单独系统来说：夹角条件

一、相对定向条件方程——共面条件方程对共面条件方程的五点说明17(2)共面条件方程是相对方位元素的非线性函数，要利用它641、连续像对系统的共面条件方程2、单独像对系统的共面条件方程S2在S1—XYZ中(BX，BY，Bz)；a1在S1—XYZ中(X1，Y1，Z1)；a2在S2—XYZ中(X2，Y2，Z2)；S2在S1—XYZ中(B，0，0)；a1在S1—XYZ中(X1，Y1，Z1)；a2在S2—XYZ中(X2，Y2，Z2)；如何求解相对方位元素？??一、相对定向条件方程——共面条件方程181、连续像对系统的共面条件方程2、单独像对系统的共面条件65二、连续法解析相对定向原理

连续法相对定向是以左像片为基准，求出右像片相对于左像片的五个相对定向元素：

BY，

BZ，2，2，2

在相对定向解析计算时，通常把基线B改写为b，b称为投影基线19二、连续法解析相对定向原理连续法相对定向66bs1s2bZbYbX二、连续法解析相对定向原理20bs1s2bZbYbX二、连续法解析相对定向原理67分析：（1）含有五个相对定向元素（2）非线性函数线性化二、连续法解析相对定向原理21分析：线性化二、连续法解析相对定向原理68

共面条件方程是相对方位元素的非线性函数，需将方程转化为各参数改正数的线性方程.二、连续法解析相对定向原理将方程改化为：改正数22共面条件方程是相对方位元素的非线性函数，69按泰勒级数展开：关键是求偏导数二、连续法解析相对定向原理初始值23按泰勒级数展开：关键是求二、连续法解析相对定向原理初始值70偏导数1二、连续法解析相对定向原理24偏导数1二、连续法解析相对定向原理71偏导数2思路二、连续法解析相对定向原理25偏导数2思路二、连续法解析相对定向原理72二、连续法解析相对定向原理26二、连续法解析相对定向原理73顾及点投影系数,得二、连续法解析相对定向原理27顾及点投影系数,得二、连续法解析相对定向原理74如果再近似取，再将式左右两侧同乘以则有二、连续法解析相对定向原理28如果再近似取75令连续法相对定向的解析计算公式二、连续法解析相对定向原理29令连续法相对定向的解析计算公式二、连续法解析相对定向原理76二、连续法解析相对定向原理30二、连续法解析相对定向原理77连续法相对定向中

常数项的几何意义X1Y1Z1X2Y2Z2Aa1s1Y1X1Z1a2s2N1Y1N2Y2Q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＝031连续法相对定向中

常数项的几何意义X1Y1Z1X2Y2Z78三、相对定向元素的解算分析：相对定向元素有5个一个定向点可以列1个方程，故至少需要5个以上的定向点。误差方程及法方程的建立32三、相对定向元素的解算分析：误差方程及法方程的建立79相对定向的布点方案：134265三、相对定向元素的解算33相对定向的布点方案：134265三、相对定向元素的解算80在处理过程中常把Q视为观测值三、相对定向元素的解算34在处理过程中常把Q视为观测值三、相对定向元素的解算81量测5个以上的同名点可以按最小二乘平差法求相对定向元素三