近景摄影测量的摄影技术

近景摄影测量的摄影技术§4.0概述摄影技术的主要内容：摄影方式精度估算确定摄影参数立体像对的获取方法动态目标的同步摄影方法被测目标的表面处理、照明人工标志的设计与使用。。。第2页,共85页，2024年2月25日，星期天§4.1近景摄影测量的摄影方式主要有正直摄影、交向摄影，还有等偏摄影、等倾摄影。1、正直摄影摄影时两摄影机主光轴相互平行且垂直于摄影基线的摄影方式第3页,共85页，2024年2月25日，星期天摄影基线方向可以是任意的。第4页,共85页，2024年2月25日，星期天2、交向摄影两摄影机主光轴大体位于同一平面内且不平行、不同时垂直于摄影基线的摄影方式。交向摄影适合于解析法及数字近景摄影测量，常采取100%重叠方式。第5页,共85页，2024年2月25日，星期天3、正直摄影与交向摄影正直摄影特点：影像对的“变形”由物体表面的“起伏”产生，比较符合于人眼观察，因此尤其适合于模拟摄影测量。不可能100%重合。交向摄影特点：影像对的“变形”由物体表面的“起伏”和交向角共同产生，不太符合人眼观察，适合于数字摄影测量。可采用100%重叠方式。第6页,共85页，2024年2月25日，星期天“航带网或区域网”摄影第7页,共85页，2024年2月25日，星期天基于交向摄影的多摄站摄影特点：获取被测目标多张相互重叠的像片

目的：大幅度提高摄影测量精度与可靠性第8页,共85页，2024年2月25日，星期天等偏摄影

摄影基线两端摄影机主光轴保持水平,相对于摄影基线的垂线偏转同一角度的摄影,分为左偏摄影和右偏摄影.等倾摄影摄影基线两端摄影机主光轴保持平行,且相对于水平面倾斜相同角度的摄影.等偏摄影与等倾摄影第9页,共85页，2024年2月25日，星期天§4.2正直摄影方式的精度估算式设正直摄影像对，以左摄影中心为原点，两摄影中心的连线（摄影基线）作为X轴。设物方有一点A（X,Y,Z），在两张像片上的对应像点为a1,a2。第10页,共85页，2024年2月25日，星期天H：摄影距离(-Z)B：摄影基线f：摄影机主距mp：左右视差中误差mx：x向像点坐标中误差my：y向像点坐标中误差a1、a2在各自像片坐标系中的坐标为（x1,y1）、（x2,y2）。p：左右视差(p=x1-x2)第11页,共85页，2024年2月25日，星期天根据摄影测量学原理有：或第12页,共85页，2024年2月25日，星期天第13页,共85页，2024年2月25日，星期天1、以（x,y,p）为观测值的估算式[即以（x1,y1,p）为观测值，且不考虑B、f的量测误差，相当于立体观测时的量测情况]第14页,共85页，2024年2月25日，星期天第15页,共85页，2024年2月25日，星期天第16页,共85页，2024年2月25日，星期天同样推证有：第17页,共85页，2024年2月25日，星期天按误差传播律，有第18页,共85页，2024年2月25日，星期天令：称为构形系数，与交会图形有关；为摄影比例尺分母；前页三式可简化为：BH第19页,共85页，2024年2月25日，星期天第20页,共85页，2024年2月25日，星期天分析：1）k1,mZ,即H或B3）mp,mZ2）k2,mZ,即H或ffHk1,mZ,即H或Bk2,mZ,即H或f

mp,mZ第21页,共85页，2024年2月25日，星期天2、以（x1,y1,x2,y2

）为观测值的估算式[即相当于单片量测时的情况，（x1,y1）,（x2,y2

）为同名像点在两张像片上的坐标]因为左右视差p=x1-x2则dp=dx1-dx2有mp2=mx12+mx22=2mx2代入立体观测估算式，有像点量测误差在x、y方向相同第22页,共85页，2024年2月25日，星期天第23页,共85页，2024年2月25日，星期天几点结论：为提高精度，应尽可能拍摄摄影基线大的像对为提高精度，应尽可能拍摄摄影比例尺大的像片，即尽可能减小摄影距离，选用主距大的摄影机为提高精度，应尽可能提高像点坐标的质量，包括像点坐标的量测质量、剔除各类系统误差的能力一般情况下，摄影方向的中误差最大，常以mZ估算精度第24页,共85页，2024年2月25日，星期天§4.3景深与曝光时间的确定一、有关概念1、调焦距D：摄影中心与调焦最清晰点之间的距离。通俗的说即为摄影中心与被摄物体之间的距离,简称物距。第25页,共85页，2024年2月25日，星期天2、超焦距H给定光圈和模糊圈的大小，当摄影机调焦到无穷远时，从摄影中心开始的某一距离到无穷远范围内的景物成像都是清晰的，这一距离称为超焦距。此清晰点称为无穷远起点。其中k为光圈号数，E为模糊圈直径，F为摄影机焦距。镜头焦距长、超焦距大；镜头焦距短、越焦距小；光圈大、越焦距大；光圈小、越焦距小（超焦点距离、无穷远起点）F成像清晰H；第26页,共85页，2024年2月25日，星期天二、景深ΔD1、定义：给定光圈和模糊圈大小，被摄影空间能够获得清晰构像的深度范围，称为景深.景深ΔD为沿光轴方向的后景距D2与前景距D1的差值,ΔD=D2-D1。超焦距H与景深ΔD成反比第27页,共85页，2024年2月25日，星期天2、前景距D1第28页,共85页，2024年2月25日，星期天3、后景距D24、景深ΔD此景深ΔD大小与调焦距D相应。第29页,共85页，2024年2月25日，星期天5、举例a、设物镜焦距F=100mm，取光圈号数k=16，模糊圈直径E=0.05mm，当调焦距D=2m时，计算超焦距H、前景距D1、后景距D2及景深ΔD。第30页,共85页，2024年2月25日，星期天b、设物镜焦距F=100mm，取光圈号数k=5.6，模糊圈直径E=0.05mm，当调焦距D=2m时，计算超焦距H、前景距D1、后景距D2及景深ΔD。第31页,共85页，2024年2月25日，星期天c、有P31摄影机，物镜焦距F=100mm，取光圈号数k=22，模糊圈直径E=0.05mm，若对25m远的目标摄影时，计算超焦距H、前景距D1、后景距D2及景深ΔD。第32页,共85页，2024年2月25日，星期天三、曝光时间的确定1、方法：A、经验法B、使用测光表C、试片法D、推算比较法2、推算比较法：用一架可以自动测光的普通相机推算近景摄影机的正确曝光时间。第33页,共85页，2024年2月25日，星期天已知用普通相机测光时，正确的曝光参数为相机上安置的感光度为s，光圈号数为k，测得的曝光时间为t（光圈优先）；近景摄影机使用的底片感光度为S，安置光圈号数为K，则应安置的正确曝光时间T为：其中感光度单位采用ISO制。第34页,共85页，2024年2月25日，星期天举例a.如用一架普通135相机对某目标进行测光，安置的感光度为ISO100，光圈号数安置为8，此时测得的曝光时间为1/60秒。用P31摄影机对此目标摄影，选用的感光材料的感光度为ISO400，安置的光圈号数为11，试确定其正确的曝光时间。或1/120秒（视相机决定）第35页,共85页，2024年2月25日，星期天b.如用一架普通135相机对某目标进行测光，安置的感光度为ISO100，光圈号数安置为8，此时测得的曝光时间为1/60秒。用P31摄影机对此目标摄影，选用的感光材料的感光度为ISO12.5，安置的光圈号数为16，试确定其正确的曝光时间。第36页,共85页，2024年2月25日，星期天推算比较法也可通过逐步推算得出结果。推算原则是：a.光圈号数不变，感光度增大一倍，曝光时间减小一档，感光度减小一倍，曝光时间增大一档；b.感光度不变，光圈号数增大一档，曝光时间增加一档，光圈号数减小一档，曝光时间减小一档。注意：相邻光圈号数间的关系为倍第37页,共85页，2024年2月25日，星期天普通感光度光圈号数曝光时间相机ISO10081/60秒近景摄感光度光圈号数曝光时间影机P31ISO40011？秒ISO2008ISO4008ISO400111/120秒1/240秒1/120秒第38页,共85页，2024年2月25日，星期天普通感光度光圈号数曝光时间相机ISO10081/60秒近景摄感光度光圈号数曝光时间影机P31ISO12.516？秒ISO508ISO258ISO12.581/30秒1/15秒1/8秒ISO12.5111/4秒ISO12.5161/2秒第39页,共85页，2024年2月25日，星期天已知用普通相机测光时，正确的曝光参数为相机上安置的感光度为s，曝光时间为t，测得的光圈号数为k（时间优先）；近景摄影机使用的底片感光度为S，安置曝光时间为T，则应安置的正确光圈号数K为：其中感光度单位采用ISO制。3.光圈号数的确定（快门优先）第40页,共85页，2024年2月25日，星期天§4.4立体像对的获取方法1、使用立体摄影机或立体摄影系统第41页,共85页，2024年2月25日，星期天2、使用两台单个摄影机第42页,共85页，2024年2月25日，星期天3、使用单个摄影机a、移动相机法第43页,共85页，2024年2月25日，星期天b、移动目标法第44页,共85页，2024年2月25日，星期天c、旋转目标法第45页,共85页，2024年2月25日，星期天d、投影标准格网法第46页,共85页，2024年2月25日，星期天e、利用分光装置法第47页,共85页，2024年2月25日，星期天§4.5动态目标立体像对获取方法对动态目标拍摄立体像对，需要两台或以上的摄影机在同一时刻对此动态目标进行摄影，即同步摄影。

同步的标准是考察两摄影机在拍摄的瞬间，由于曝光不在绝对的同一时刻，造成运动目标在影像上的位移是否可以容忍。第48页,共85页，2024年2月25日，星期天1、同步快门机械同步快门电子同步快门2、记时装置3、频闪照明4、立体摄影的同一物镜法主动频闪照明被动频闪照明第49页,共85页，2024年2月25日，星期天§4.6被测物体的表面处理目的：是为了提高影像的识别能力，包括人工识别和自动识别。对近景摄影测量的大多数目标，无需进行表面处理。而对色调单一、缺乏纹理的目标需进行表面处理。第50页,共85页，2024年2月25日，星期天第51页,共85页，2024年2月25日，星期天第52页,共85页，2024年2月25日，星期天第53页,共85页，2024年2月25日，星期天色调单一、缺乏纹理的目标举例：汽车外壳、飞机外壳、石膏像、皮肤、房屋内墙、金属管道等。方法：1、利用投影设备将光栅、格网、及图案、图象投影到物体表面，形成人工纹理；投影纹理第54页,共85页，2024年2月25日，星期天人脸纹理第55页,共85页，2024年2月25日，星期天2、利用激光经纬仪、激光笔，按一定规则将激光投射到被测目标上，形成人工纹理；结构光扫描实验室结构光扫描汽车第56页,共85页，2024年2月25日，星期天第57页,共85页，2024年2月25日，星期天3、在被测目标表面粘贴人工标志，形成人工纹理；第58页,共85页，2024年2月25日，星期天第59页,共85页，2024年2月25日，星期天4、在被测目标表面上绘制人工纹理；第60页,共85页，2024年2月25日，星期天§4.7照明原则1、使用自然光时，要照度均匀，避免出现反差过大的现象；2、使用人工光源时照明灯要布置适宜；3、有些情况下要注意局部照明，如黑暗情况下的控制点、标准尺照明；4、特殊光源的使用。第61页,共85页，2024年2月25日，星期天自然光照明岩土工程及地下工程引起的岩土体变形分析中矿体相似性材料模型变形测量模拟实验第62页,共85页，2024年2月25日，星期天第63页,共85页，2024年2月25日，星期天第64页,共85页，2024年2月25日，星期天闪光灯照明-效果好第65页,共85页，2024年2月25日，星期天闪光灯照明第66页,共85页，2024年2月25日，星期天闪光灯照明局部第67页,共85页，2024年2月25日，星期天第68页,共85页，2024年2月25日，星期天§4.8标志近景摄影测量中大量使用人工标志。标志点既可以用作控制点，也可以用作待定点。第69页,共85页，2024年2月25日，星期天一、分类1、按用途分：a控制点b待定点c检查点；2、按外形分：a平面型标志b立体标志；3、按质地分：a纸质b金属c搪瓷…；4、按是否发光分：a主动发光标志b被动发光标志；5、按色彩分：a黑白标志b彩色标志。第70页,共85页，2024年2月25日，星期天第71页,共85页，2024