双像解析摄影测量

1、徐洲华西师范大学国土资源学院摄影测量与遥感导论。在摄影测量中，不可能通过使用单个图像来确定物体的空间位置，并且当单个图像的内部和外部方位元素已知时，它只能确定物体点的摄影方向线。为了确定物体的空间位置，必须使用两张重叠的照片形成立体模型来确定物体的空间位置。根据立体像对与物体之间的几何关系，通过数学计算求解物体的三维坐标，称为双像解析摄影测量。第五章双图像解析摄影测量，当人眼用一只眼睛观察时，不能直接获得空间感，只能通过简单的介绍因素来判断景物的距离。只有当你用眼睛观察时，你才能感觉到景物有凸凹的视觉，这就是所谓的立体视觉。在摄影测量中，根据这一原理，在同一区域的两个不同的站拍摄两张照片，以形

2、成立体图像对，用于立体观察和测量。立体视觉原理，立体视觉原理，人眼的基本结构，视网膜上大约有108个直径2 mm的杆状细胞；6.5106锥形细胞，直径2 8毫米，肉眼可见。物体发出的光刺激视网膜的杆状和锥状细胞(物理过程)使其变得敏感(生理过程)，通过视神经纤维传递到大脑后视中枢，通过记忆增加已有的概念和经验(心理过程)，从而形成知觉、立体视觉原理和人眼分辨力。一只眼睛分辨最小物体的能力称为单目分辨率。两点之间的最小距离称为第一分辨率。两条平行线之间的最小距离称为第二分辨率。双目观测的精度高于单目观测。立体视觉原理，为什么双眼能观察到远处的景物？当双眼凝视物点A时，双眼的视轴本能地在该点相交，

3、此时的相交角为。当观察附近的点B时，相交角为 d。因为点B的交角大于点A的交角，所以点A比点B更远.人眼如何观察这两个相交角度之间的差异？在双眼中，A点的构形是A和A，B点的构形是B和B。由于相交的角度，a和b不相等，这种差异称为生理视差。生理视差通过神经传递到大脑，通过大脑合成可以判断景物的距离。因此，生理视差是判断景物距离的根本。在=，人们可以通过双眼观察来判断景物的距离，从而获得景物的立体效果，这就是所谓的人眼立体视觉。1833年，惠斯通(英语)证实了人眼对远近的辨别本质是生理视差。让人眼视网膜上不同距离的两点A和B产生的生理视差为，这是立体视觉和人工立体视觉的原理。在自然界中，当两只眼

4、睛以不同的距离观察两个点A和B时，由于相交角度的不同，人眼会产生生理视差，从而产生内部立体视觉，可以区分物体之间的距离。如果感光材料p和P u放在双眼前面，景物就分别记录在感光材料上。在移开真实物体AB后，你仍然可以用双眼观察，并且你仍然可以看到与真实物体相同的空间风景A和B。这是人工立体视觉效果。根据立体视觉原理，通过基线两端的摄像机可以获得同一地面物体的立体图像对，并在观察过程中再现物体的空间景观和绘制物体的三维坐标。这是摄影测量三维坐标测量的理论基础。根据这一原则，规定在摄影测量中，照片的标题重叠应达到60%以上，以便在两张航空照片上获得同一场景的图像，从而形成立体图像对用于立体测量。A

5、rtif第三和第四篇文章是人眼观察的生理学要求。在第三篇文章中，如果左右图像上下交错太多，它们将不会形成三维，如果它们不满足第四篇文章，它们将不会形成一个相交的角度。这两篇文章可以通过放置照片的位置来满足要求。第二种是强迫双眼分别只看一张照片，这与人眼观察自然景物时的会合本能相反。第二，人工立体观察像一架飞机，凝视条件不方便，而交会依赖于模型，模型的距离不同，这也破坏了人眼观察时聚焦和交会统一的凝视本能。因此，裸眼立体观察只能在训练后进行。即使如此，眼睛也容易疲劳，这需要通过立体观察仪器来进行。立体效果，立体观察要求：a .必须有两个相邻且部分重叠的图像对，重叠必须大于53%；两只眼睛必须分别

6、看一张照片，这通常被称为图像观察；三、放置照片时，对应点(同名特征点)的连线必须与眼睛基线(眼睛之间的连线)平行，两张照片之间的距离需要调整以适应相交角度；两张照片的比例应尽可能一致，最大差异不应超过16%。图像对的立体观察，图像对的立体观察，桥式立体观察，将两个相同的简单透镜放置在光轴平行的桥上，它们之间的距离约为眼基距离，高度等于透镜主距离。图像对的立体观察可以扩大大图像的眼基距离。图像对的三维观察、图像对的三维观察、将互补滤色器(品红色和蓝绿色)插入投影仪的补色方法、图像对的立体观察方法、图像对的立体观察方法、图像对的立体观察方法、用于叠加图像的立体观察的快门方法在两个投影光路中安装快门

7、(一个是打开的，另一个是关闭的)。观察者的眼睛分别设有与投影仪快门同步的快门。快门开关频率为10Hz。图像对的立体观察，用于叠加图像的立体观察的偏振光方法：在两个投影光路中安装两个偏振面彼此成90的偏振器。观察者拿着一对检偏镜，它们和偏光镜是一样的。图像对的立体观察方法、图像对的立体观察和立体观察步骤：a .取出一对航空照片立体对，分别找出它们的要点；B、将照片按左右顺序放置，使图像的重叠部分向内，使图像的主要点的连线与眼睛基线平行，移动立体镜使立体镜基线与主要点的连线平行；C、在立体显微镜下移动图片之间的距离，直到观察到对应的图像点被整合，获得具有良好立体感的立体感；在地形高差较大的地区，通

8、过获取图像对，很难同时看到山顶和山谷的立体模型。图像对的立体观察只能通过调整基线长度来实现。，由同一地面点发出的同名光线，左右照片上同名像点的星座，同名核面与左右像面的交点，立体像对的重要性。获得摄影基线的两个相邻站之间的连线和立体图像对的图像点坐标。在摄影测量中，不仅可以在室内观察地面立体模型，还需要对模型进行测量，以确定地面点的三维坐标。在通过使用单图像空间后交叉获得照片的外部定向元素之后，仍然不可能从单个照片上的图像点的坐标计算地面点的坐标。因为外部方向元素是已知的，所以只有空间方向o1.使用点投影系数的空间前向交点，如图所示，当两幅航拍照片的内外方位元素恢复时，同名像点a1和a2的射线

9、必须与接地点A相交。两个像空间的辅助坐标相互平行，两个像点的辅助坐标分为(X1，Y1，Z1)和(X2，Y2，Z2)。在两个坐标系中，接地点A的坐标分别是(U1，V1，W1)和(U2，V2，W2)。其中N1和N2是具有相同名称的左右图像点的投影系数。从相似的三角形，从图中，通过结合上述两个公式，我们可以知道：通过求解上述公式1和3，我们可以得到：上述公式是一个空间向前相交公式，它使用立体图像对来确定地面点的空间位置。前方交会的计算过程如下：1 .相同图像点的辅助坐标(X1，Y1，Z1)和(X2，Y2，Z2)是通过从已知的外部取向元素和相同图像点的坐标进行变换而获得的。2.根据外部方向元素的线元素

10、计算基线分量BX、BY和BZ。3.投影系数N1和N2是通过向前相交公式计算的。4.在图像空间中找到点A的坐标U，V和W。U=NX，U=NY，W=NZ 5。将外部方向元素的线元素添加到u、v和w中，并获得地面点在对象坐标系中的坐标。2.利用共线方程的严格解，将其转化为：2。利用共线方程的严格解，xa、ya和za的函数为：其中，对于左右图像上同名的一对点，根据上述公式可列出四个方程，地面点的三个未知数可用最小二乘法求解。如果n个图像包含相同的空间点，则可以求解2n个线性方程来找到3个未知数。这是一个严格的空间向前交叉，不受图像数量的限制。根据交-交原理，地面物体的摄影测量坐标可以从像点的坐标中获得

11、，这是摄影测量求解地面坐标的第一套方法。摄影测量的第二种方法是通过图像对的相对定向-绝对定向来实现的。立体像对的相对方位首先恢复像对之间的相对几何关系，使同名的光线对相交，建立地面的立体模型，参数(位置、姿态、比例等)。)的模型是任意的。然后，通过平移、旋转和缩放，将模型合并到地面坐标系中，这是模型的绝对方向。1.相对定向元素和共面方程1。相对定向元素是在摄影过程中恢复两个相邻摄影光束之间的关系，使同名的射线对相交。相对定向有两种方法：一种是连续图像对的相对定向，它基于左切片，采用右切片的直线运动和角运动来实现相对定向，其定向元素为(bY，bZ，2，2，2)。另一种是单像对的相对定向，利用两幅

12、图像的角运动实现相对定向，其定向元素为(1，1，2，2，2)。作为未知数，这些方向元素需要解决。2。图中所示的共面条件方程是实现三维模型正确相对定向的示意图。同名光线是S1a1和S2a2，m个模型点。正确定向后，基线S1S2与两条同名射线共面，用三个矢量B、R1和R2的混合积表示：如何利用共面条件求解定向元素？2.连续图像对的相对方向1。求解公式连续图像对的相对方向基于左切片，并且获得右切片相对于左切片的相对方向元素。通常，假设左切片是水平的或者其取向元素是已知的，并且左切片的图像空间坐标系被选择作为图像空间辅助，并且平行于左图像空间辅助的右图像空间辅助坐标系经过S2。此时，左切片的相对取向元

13、素均为0，右切片的相对取向元素为BX、BY、BZ、和，需要求解。BX只有一个为了计算统一的单位，两个线元素，bY和bZ，通常表示为角度。因为共面条件方程相对于未知量(方向元素)是非线性的，所以它需要根据泰勒级数展开，并且取一个小的线性项。在该公式中，F0是通过将相对方向元素的近似值带入共面条件方程而获得的F值，并且D、D、D、D和D是对方向元素的初始值的校正。下面找出偏导数系数。F求线元素的偏导数，用：求导过程只考虑小的线性项，所以坐标变换可以用旋转矩阵的小线性项来表示，即：如果、和的偏导数为：那么F的对角元素求偏导数，用：将五个偏导数引入线性化公式，将上述公式展开，除以bx，并省略d和d。Y

14、2被替换，并且近似地认为：用：将上述公式引入到结束公式中，用：将上述公式乘以：并且用Q替换。上述公式是通过分析方法的连续图像对的相对取向的求解公式。在立体相对中，每对同名的坐标都可以测量，并且可以列出一个Q方程。问是什么意思？在q:中展开行列式，因为，q可以表示为：q的几何意义是模型相对定向时的上下视差，当q=0时，表示相对定向完成，同名的对应光线在模型点相交；如果q0，则表示相对方向不完整，模型有上下视差，同名的对应光线不相交。相对方向需要求解5个方向元素，那么至少应该使用5对同名的图像点作为控制点来求解。在计算过程中，当有多余的观测值时，将q作为观测值，加上相应的修正数，误差方程如下：利用

15、误差方程，根据最小二乘法原理，形成一个正规方程，求解五个相对方位元素的修正数，然后作为新的初始值加到方位元素的初始值上，重复迭代，直到修正数达到要求的精度。2。在求解相对方位元素的过程中，在摄影测量中，六个同名的标准点(x1，y1)、(x2，y2)可以用来求解相对方位元素。n列出了同名图像点的n个误差方程，用矩阵表示为：V=AX-L，其中，对应的正规方程为：ATAX=ATL，未知的解为：X=(ATA)-1ATL重复迭代，直到满足精度。前一对照片的右切片的相对取向元素是左切片的角元素，其此时变为已知值，然后继续计算右切片的相对取向元素，其是连续图像对的相对取向的特征。具体过程如下：a .确定方向

16、元素的初始值。=0 .b .确定左右图像的方向。假设左切片是水平的，左切片的旋转矩阵是单位矩阵，右切片的旋转矩阵由方向元素求解。c .根据n对同名图像点的坐标，计算图像点的辅助坐标X1、Y1、Z1、X2、Y2和Z2。e，给定bx，根据计算出的bY，bZ和空间中的辅助坐标计算N1，N2和q。f、计算误差方程的系数项和常数项。g、计算方程的系数项和常数项，求解正规方程，得到未知量的修正数。H、将修正数加到初始值上，得到方向元素的新值；一、检查是否所有的校正数都小于公差，如果是，重复步骤B-F，直到所有的校正数都小于公差。三。单幅图像对的相对方位单幅图像对的相对方位以基线S1S2为X轴，以左主核平面为XZ平面，两个图像空间辅助坐标的对应轴相互平行，如图所示：S1-X1Y1Z1中S2坐标只有X方向分量bX，