2第02讲 中心投影与透视变换(用于回顾绪论).ppt

1、复习,一摄影测量学的定义,二摄影测量学的分类,三摄影测量学的主要阶段及特点,复习,一摄影测量学Photogrammetry,摄影测量学是利用摄影机或其它传感器采集被测对象的图像信息，经过加工处理和分析，获取有价值的可靠信息的理论和技术的一门学科。,分类原则与方法,地形摄影测量 (地形图),非地形摄影测量 (其他用途),按用途分类,复习,二摄影测量学的分类,雷达摄影测量,双介质摄影测量,X射线摄影测量,特种摄影测量,复习,二摄影测量学的分类,复习,二摄影测量学的分类,航天摄影测量,航空摄影测量,地面摄影测量,近景摄影测量,显微摄影测量,按距离分类,模拟摄影测量(19001960年),解析摄影测量

2、(19501980年),数字摄影测量(1980年),按技术手段分类,复习,二摄影测量学的分类,三摄影测量学的主要阶段及特点,复习,复习,（1）使用的影像资料为硬拷贝像片。 （2）利用光学机械模拟装置,实现了复杂的摄影测量解算。 （3）得到的是（或说主要是）模拟产品。 （4）摄影测量科技的发展可以说基本上是围绕着十分昂贵的立体测图仪进行的。 （5）利用几何反转原理，建立缩小模型。 （6）最直观，好理解。,三摄影测量学的主要阶段及特点,复习,三摄影测量学的主要阶段及特点,（1）使用的影像资料为数字影像或数字化影像 （2）使用的是数字投影方式,用精确的数字解算代替了精度较低的模拟解算。 （3）得到的

3、是数字产品和模拟产品。 （4）最终是以计算机视觉代替人眼的立体观测,因而它所使用的仪器最终将只是通用计算机及其相应外部设备。,复习,（1）使用的影像资料为硬拷贝像片。 （2）使用的是数字投影方式,用精确的数字解算代替了精度较低的模拟解算。 （3）得到的是模拟产品和数字产品。 （4）引入了半自动化的机助作业, 因此,免除了定向的繁琐过程及测图过程中的许多手工作业方式。但需要人用手去操纵(或指挥)仪器,同时用眼进行观测。,三摄影测量学的主要阶段及特点,以影像为基础，如何获取影像，影像有什么特点？,问题的引出,摄影处理过程 几何关系,投影定义、中心投影与平行投影 中心投影的主要特征（重点）,内容安排

4、,透视变换定义 透视变换中的特别点、线、面(重点) 主垂面内的几何关系,第二讲中心投影与透视变换,Central Projection and Perspective Transform,一摄影基础知识,二中心投影及其特征,三透视变换中的特别点、线、面,一 摄影基础知识,第二讲中心投影与透视变换,Central Projection and Perspective Transform,1、摄影处理过程Processing Steps for Photos,1、镜头；2、光圈；3、快门；4、暗盒；5、检影器,一 摄影基础知识,第二讲中心投影与透视变换,Central Projection and

5、 Perspective Transform,光圈：,快门：,调焦系统 ：,作用：控制进入镜头光量，调节镜头使用面积，限制镜头边缘部分的使用，提高成像的清晰程度，调节景深。 其大小用光圈系数表示。光圈系数通常刻在照相机外框上。光圈系数通常为： 1，1.4，2 , 2.8 , 4 , 5.6 ,调节胶片所受曝光时间长短的机械装置。快门的主要作用是控制进光时间的长短。 从打开到关闭经过的时间称曝光时间或快门速度。 曝光时间：1，2，3，8，15，30，60，125,一 摄影基础知识,第二讲中心投影与透视变换,Central Projection and Perspective Transform,

6、物平面,像平面,f,第二讲中心投影与透视变换,Central Projection and Perspective Transform,第二讲中心投影与透视变换,Central Projection and Perspective Transform,二 中心投影及其特征,1、投影Projection,一个空间点按一定方式在一个平面上的构像，叫做该空间点的投影。,物点、像点、投射线、像面（承影面）,物点,投射线,像面,像点,第二讲中心投影与透视变换,Central Projection and Perspective Transform,2、中心投影与平行投影 Central Projecti

7、on & Parallel Projection ,二 中心投影及其特征,投射线互相平行的投影，叫做平行投影。,正射投影（垂直投影）,第二讲中心投影与透视变换,Central Projection and Perspective Transform,投影中心,所有投射线或其延长线都通过一个固定点的投影，叫做中心投影。,阴位：投影中心位于物和像之间。 阳位：投影中心位于物和像同侧。,2、中心投影与平行投影 Central Projection & Parallel Projection ,第二讲中心投影与透视变换,Central Projection and Perspective Transf

8、orm,2、中心投影与平行投影 Central Projection & Parallel Projection ,阳位与阴位之间的关系及转换,第二讲中心投影与透视变换,Central Projection and Perspective Transform,3、航片是地面的中心投影,如何将中心投影的航摄像片转化为垂直投影的地形图，就成为了航空摄影测量学的主要任务之一。,4、中心投影的主要特征,点的中心投影是_。 线段的中心投影是_。 相交线段的中心投影是_。 空间一组不与承影面平行的平行直线的中心投影 是_。 平面曲线的中心投影是_。 空间曲线的中心投影是_。,第二讲中心投影与透视变换,Ce

9、ntral Projection and Perspective Transform,点的中心投影,4、中心投影的主要特征,第二讲中心投影与透视变换,Central Projection and Perspective Transform,线段的中心投影,4、中心投影的主要特征,c,(d),第二讲中心投影与透视变换,Central Projection and Perspective Transform,相交线段的中心投影,4、中心投影的主要特征,第二讲中心投影与透视变换,Central Projection and Perspective Transform,空间一组不与承影面平行的平行直线

10、的中心投影。,4、中心投影的主要特征,第二讲中心投影与透视变换,Central Projection and Perspective Transform,平面曲线的中心投影,4、中心投影的主要特征,第二讲中心投影与透视变换,Central Projection and Perspective Transform,空间曲线的中心投影,4、中心投影的主要特征,S,第二讲中心投影与透视变换,Central Projection and Perspective Transform,点的中心投影一般是点（特例）。 线段的中心投影一般是线段（特例）。 相交线段的中心投影一般是相交线段。 （特例） 空间一组

11、不与承影面平行的平行直线，其中 心投影为一平面线束。 线束的顶点是由过投影中心并与空间平行直线 相平行的投射线与承影面的交点，称为合点。 平面曲线的中心投影一般是平面曲线。 （特例） 空间曲线的中心投影是平面曲线。,4、中心投影的主要特征,第二讲中心投影与透视变换,Central Projection and Perspective Transform,二 透视变换及其特别点、线、面,1、透视变换定义 （Definition of Perspective Transform）,两个平面之间的中心投影变换，称为透视变换。 在透视变换的情况下，投影中心称为透视中心，像点也称为透视，物点称为投影。,

12、第二讲中心投影与透视变换,Central Projection and Perspective Transform,2、透视变换中的特别点、线、面 （Especial Points、Lines、Planes ）,基本要素（S、P、T）,主垂面（W）,特殊面（3）：,真水平面（G）,遁面（R）,二 透视变换及其特别点、线、面,G,R,第二讲中心投影与透视变换,Central Projection and Perspective Transform,T,特殊线（8）：,透视轴（tt）,基本方向线（KV）,主纵线（iV）,灭线（kk）,真水平线（gg）,主垂线(SN),像水平线,2、透视变换中的特别

13、点、线、面 （Especial Points、Lines、Planes ）,V,N,i,G,R,K,第二讲中心投影与透视变换,Central Projection and Perspective Transform,特殊点（9）：,像主点（o）,地主点（O）,像底点（n）,地底点（N）,主灭点（K）,主迹点（V）,主合点（i）,像等角点（c）,地等角点（C）,T,N,i,G,R,K,c,C,n,V,主横线(hoho),等比线(hchc),2、透视变换中的特别点、线、面 （Especial Points、Lines、Planes ）,第二讲中心投影与透视变换,Central Projection

14、 and Perspective Transform,iS=KV=ic=f/sin iV=SK=KC= ? Vc=VC=iV-iS= ? io= oc= on= cn= KN= ? NC= ? NO= ? CO= ?,3、主垂面内的几何关系 （Geometry Of Principal Vertical Plane）,透视平行四边形（iSKV）,透视指数,第二讲中心投影与透视变换,Central Projection and Perspective Transform,4、透视平面旋转定理,当绕透视轴进行物平面或像平面的旋转时，相应地绕真水平线或灭线旋转投影中心，形成新的透视平行四边形，只要透

15、视指数保持不变，则透视结果不变。,T,P,W,M,m,K,V,i,i,第二讲中心投影与透视变换,Central Projection and Perspective Transform,S,T,P,K,i,k,k,M,E,几何证明：,过M点做辅助线 ME 连接 和,P,注意 和,旋转前后，各点 几何性质的变化。（等角点、主迹点） （主合点、主灭点） 像主点 像底点 投影中心,当绕透视轴进行物 平面或像平面的旋转 时，相应地绕真水平 线或灭线旋转投影中 心，形成新的透视平 行四边形，只要透视 指数保持不变，则透 视结果不变。,v,第二讲中心投影与透视变换,Central Projection and Perspective Transform,中心投影,地形图,像片,地面,投影,问题,？,第二讲中心投影与透视变换,Central Projection and Perspective Transform,摄影处理过程 几何关系,投影定义、中心投影与平行