共線條件方程ppt課件

1、12共線條件方程sAsAsAZZYYXXZYX1fyxcccbbbaaafyxZYX321321321R)()()()()()()()()()()()(333222333111ssssssssssssZZcYYbXXaZZcYYbXXafyZZcYYbXXaZZcYYbXXafx3 已知不同像片上同名點(diǎn)的像點(diǎn)坐標(biāo)（已知不同像片上同名點(diǎn)的像點(diǎn)坐標(biāo)（x x，y y）i i，及其對(duì)應(yīng)物點(diǎn)的物方坐標(biāo)（及其對(duì)應(yīng)物點(diǎn)的物方坐標(biāo)（X X，Y Y，Z Z），由共線），由共線式推求像片的方位元素式推求像片的方位元素 已知不同像片上同名點(diǎn)的像點(diǎn)坐標(biāo)（已知不同像片上同名點(diǎn)的像點(diǎn)坐標(biāo)（x x，y y）i i，以及像片

2、的方位元素，由共線式推求像點(diǎn)對(duì)應(yīng)以及像片的方位元素，由共線式推求像點(diǎn)對(duì)應(yīng)物點(diǎn)的物方坐標(biāo)（物點(diǎn)的物方坐標(biāo)（X X，Y Y，Z Z） 已知像片的方位元素，以及物點(diǎn)的物方坐標(biāo)已知像片的方位元素，以及物點(diǎn)的物方坐標(biāo)（X X，Y Y，Z Z），由共線式推求不同像片上同名點(diǎn)），由共線式推求不同像片上同名點(diǎn)的像點(diǎn)坐標(biāo)（的像點(diǎn)坐標(biāo)（x x，y y）i i二、共線條件方程的應(yīng)用二、共線條件方程的應(yīng)用4u求像底點(diǎn)坐標(biāo)u單像空間后方交會(huì)單像空間后方交會(huì)和多像空間前方交會(huì)多像空間前方交會(huì)u攝影測(cè)量中的數(shù)字投影基礎(chǔ)u航空影像模擬u光束法平差的基本數(shù)學(xué)模型u利用DEM制作數(shù)字正射影像圖u利用DEM進(jìn)行單張像片測(cè)圖二、共線

3、條件方程的應(yīng)用二、共線條件方程的應(yīng)用56一、定義一、定義根據(jù)影像覆蓋范根據(jù)影像覆蓋范圍內(nèi)一定數(shù)量的圍內(nèi)一定數(shù)量的分布合理的地面分布合理的地面控制點(diǎn)（已知其控制點(diǎn)（已知其像點(diǎn)和地面點(diǎn)的像點(diǎn)和地面點(diǎn)的坐標(biāo)），利用共坐標(biāo)），利用共線條件方程求解線條件方程求解像片外方位元素像片外方位元素XYZaxyzs(Xs, Ys, Zs)ACBbc7共線條件方程ZYfZZcYYbXXaZZcYYbXXafyyZXfZZcYYbXXaZZcYYbXXafxxssssssssssss)()()()()()()()()()()()(33322203331110ssssssZZYYXXZZYYXXcbacbacbaZYX

4、1333222111R8u已知值 x0 , y0 , f , m, X, Y, Zu觀測(cè)值 x,yu未知數(shù) Xs, Ys, Zs, , , ,u泰勒級(jí)數(shù)展開二、誤差方程二、誤差方程yyZZyYYyXXyyyyvxxZZxYYxXXxxxxvssssssyssssssx009偏導(dǎo)數(shù) 1)(1)(1)()(031313122xxafaZaZXffaZXaZaZfXXZZXXZfXxsss10偏導(dǎo)數(shù) 2)(2XZZXZfx11a1 = coscos - sinsinsina2 = -cossin sinsincosa3 = -sincosb1= cossinb2 = coscos b3 = -sin

5、c1 = sincos+ cossinsinc2 = -sinsin + cossincosc3 = coscos 12偏導(dǎo)數(shù) 2-11111111111111)(RRRRRRRRRRRRRRR001000100sin0cos000cos0sincos0sin010sin0cos1RRssssssZZYYXXZZYYXXZYX001000100111RRRRRRRcccbbbaaaR32132132113偏導(dǎo)數(shù) 2-2XbYbZbXbYbZbZYXbbbbbbZYXcacacacacacacacacacacacaZYXcccbbbaaaacacacZYXZYX21133212132332233

6、11323322112133112213213213213322111000000000001000100RRsssZZYYXXZYX1R正交矩陣的每一正交矩陣的每一個(gè)元素等于它的個(gè)元素等于它的代數(shù)余子式代數(shù)余子式14偏導(dǎo)數(shù) 2)(2XZZXZfx)()()(21322132ZXbZYbZXfZYfbfbXbYbZXYbZbZfZZXXZfxcoscossin)(cos)()(sin)(coscos)(sincos)()(sin)(coscos00000000fyyxxfxxyyfxxfyyxxyyfx15誤差方程誤差方程yyaaaZaYaXavxxaaaZaYaXavsssysssx0262

7、524232221016151413121116外方位元素的計(jì)算lAxV當(dāng)一張像片上至少有三個(gè)控制點(diǎn)時(shí)，誤差方程矩陣形式當(dāng)一張像片上至少有三個(gè)控制點(diǎn)時(shí)，誤差方程矩陣形式26252423222116151413121100,aaaaaaaaaaaayyxxZYXvvsssyxAlxV)()(T1TlAAAx62T0nVViixximQ01T)(AAQxx17u獲取已知數(shù)據(jù)獲取已知數(shù)據(jù) m, x0 , y0 , f , Xtp, Ytp, Ztpu量測(cè)控制點(diǎn)像點(diǎn)坐標(biāo)量測(cè)控制點(diǎn)像點(diǎn)坐標(biāo) x,yu確定未知數(shù)初值確定未知數(shù)初值 Xs0, Ys0, Zs0, 0, 0, 0 u組成誤差方程式并法化組成誤差

8、方程式并法化u解求外方位元素改正數(shù)解求外方位元素改正數(shù)u檢查迭代是否收斂檢查迭代是否收斂三、計(jì)算過程三、計(jì)算過程1819要求要求1 1、提交實(shí)習(xí)報(bào)告提交實(shí)習(xí)報(bào)告. .包括包括: :任務(wù)任務(wù), ,原理原理, ,過程過程, ,程序框圖程序框圖, ,計(jì)算結(jié)果計(jì)算結(jié)果, ,結(jié)論與建議結(jié)論與建議2 2、計(jì)算結(jié)果計(jì)算結(jié)果：外方位元素及其精度外方位元素及其精度,單位權(quán)中誤差單位權(quán)中誤差3 3、數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)課間大作業(yè)課間大作業(yè)內(nèi)容內(nèi)容用用 C C 或或 C+ C+ 語言編寫單片空間后方交會(huì)程序語言編寫單片空間后方交會(huì)程序時(shí)間時(shí)間布置作業(yè)一個(gè)月后上交。布置作業(yè)一個(gè)月后上交。20X0=y0=0,f=150mm,m=1

9、0000X0=y0=0,f=150mm,m=10000 點(diǎn)號(hào)點(diǎn)號(hào)像點(diǎn)坐標(biāo)像點(diǎn)坐標(biāo)地面坐標(biāo)地面坐標(biāo)1234x(mm)-86.15-53.40-14.7810.46y(mm)-68.9982.21-76.6364.43X(m)36589.4137631.0839100.9740426.54Y(m)25273.3231324.5124934.9830319.81Z(m)2195.17728.692386.50757.3121立體像對(duì)的立體像對(duì)的幾個(gè)概念幾個(gè)概念同名光線同名光線:地面點(diǎn)向不同攝站投射的光線地面點(diǎn)向不同攝站投射的光線同名像點(diǎn)同名像點(diǎn):同名光線與像平面的交點(diǎn)同名光線與像平面的交點(diǎn)攝影基線攝

10、影基線:相鄰兩攝站的連線相鄰兩攝站的連線立體像對(duì)立體像對(duì):在不同位置攝取同一物體的兩在不同位置攝取同一物體的兩 張像片張像片核面核面 :攝影基線與地面點(diǎn)組成的平面攝影基線與地面點(diǎn)組成的平面核線核線 :核面與像平面的交線核面與像平面的交線核點(diǎn)核點(diǎn) :攝影基線與像平面的交點(diǎn)攝影基線與像平面的交點(diǎn)2223一、定義一、定義由立體像對(duì)中兩張由立體像對(duì)中兩張像片的內(nèi)、外方位像片的內(nèi)、外方位元素和像點(diǎn)坐標(biāo)來元素和像點(diǎn)坐標(biāo)來確定相應(yīng)地面點(diǎn)在確定相應(yīng)地面點(diǎn)在物方空間坐標(biāo)系中物方空間坐標(biāo)系中坐標(biāo)的方法坐標(biāo)的方法XYZa1(x1,y1)x1y1z1S1A(X,Y,Z)a2(x2,y2)z2y2x2S224u已知值

11、x0 , y0 , f , m , Xs, Ys, Zs, , , u觀測(cè)值 x,yu未知數(shù) X, Y, Zu泰勒級(jí)數(shù)展開二、基本公式二、基本公式y(tǒng)yZZyYYyXXyvxxZZxYYxXXxvyx001、嚴(yán)密解法、嚴(yán)密解法25共線條件方程ZYfZZcYYbXXaZZcYYbXXafyyZXfZZcYYbXXaZZcYYbXXafxxssssssssssss)()()()()()()()()()()()(33322203331110ssssssZZYYXXZZYYXXcbacbacbaZYX1333222111R26誤差方程誤差方程yyZaYaXavxxZaYaXavyx02322210131

12、21127二、基本公式二、基本公式2、點(diǎn)投影系數(shù)法、點(diǎn)投影系數(shù)法X1Y1Z1MZtpYtpXtpX2Y2Z2Xs1Ys1Zs1Aa1s1Y1X1Z1a2s228同名光線投影同名光線投影1111111111NZZZYYYXXXaSASsAsAsAAa1s1Y1X1Z1YA-Ys1XA-Xs1ZA-Zs1a2s2A2222222222NZZZYYYXXXaSASsAsAsA29點(diǎn)投影法前方交會(huì)點(diǎn)投影法前方交會(huì)222111222111222111ZNZZNZZYNYYNYYXNXXNXXssAssAssA221112221112221112ZNZNZZBYNYNYYBXNXNXXBssZssYssX

13、12211121221221ZXZXXBZBNZXZXXBZBNZXZX)()(21222111YNYYNYYssA30u獲取已知數(shù)據(jù)x0 , y0 , f , XS1, YS1, ZS1, 1, 1, 1 , XS2, YS2, ZS2 , 2, 2, 2u量測(cè)像點(diǎn)坐標(biāo) x1,y1 , x2,y2u由外方位線元素計(jì)算基線分量 BX, BY, BZu由外方位角元素計(jì)算像空間輔助坐標(biāo) X1, Y1, Z1 , X2, Y2, Z2u計(jì)算點(diǎn)投影系數(shù) N1 , N2u計(jì)算地面坐標(biāo) XA, YA, ZA 計(jì)算過程計(jì)算過程31三、利用立體像對(duì)確定地面點(diǎn)三、利用立體像對(duì)確定地面點(diǎn)共線條件嚴(yán)密解法共線條件嚴(yán)

14、密解法空間后方交會(huì)前空間后方交會(huì)前方交會(huì)解法方交會(huì)解法32一、人眼的立體視覺：一、人眼的立體視覺：人眼立體視覺原理：人眼立體視覺原理： 不同遠(yuǎn)近的景物相對(duì)雙眼的不同遠(yuǎn)近的景物相對(duì)雙眼的交會(huì)角不同交會(huì)角不同，在視網(wǎng)膜上，在視網(wǎng)膜上產(chǎn)生產(chǎn)生生理視差生理視差，人腦根據(jù)生理視差判斷景物的遠(yuǎn)近。，人腦根據(jù)生理視差判斷景物的遠(yuǎn)近。33二、人造立體視覺：二、人造立體視覺：1 1、原理：、原理： 空間景物分別成像在兩張感光材料上，空間景物分別成像在兩張感光材料上， 用人眼觀察感光像片，用人眼觀察感光像片， 保持左眼看左片，右眼看右片，保持左眼看左片，右眼看右片， 就可產(chǎn)生生理視差，重建空間景物的立體就可產(chǎn)生生

15、理視差，重建空間景物的立體視覺，視覺， -稱為稱為人造立體視覺人造立體視覺， -所看到的空間景物稱所看到的空間景物稱 為為立體影像立體影像。342 2、人造立體視覺的條件：、人造立體視覺的條件： 1 1）由兩個(gè)不同的攝站點(diǎn)攝取同一個(gè)景物，得到）由兩個(gè)不同的攝站點(diǎn)攝取同一個(gè)景物，得到一個(gè)立體像對(duì)；一個(gè)立體像對(duì)； 2 2）一只眼睛只能觀察像對(duì)中的一張像片，即：）一只眼睛只能觀察像對(duì)中的一張像片，即：左眼看左片，右眼看右片。分像條件；左眼看左片，右眼看右片。分像條件；3 3）同名像點(diǎn)的連線與眼基線平行；）同名像點(diǎn)的連線與眼基線平行；4 4）像片間的距離與雙眼的交會(huì)角相適應(yīng)，兩像）像片間的距離與雙眼的

16、交會(huì)角相適應(yīng)，兩像片的比例尺相近，小于片的比例尺相近，小于15%15%。35三、像對(duì)的立體觀察：三、像對(duì)的立體觀察： 人造立體視覺的條件中，人造立體視覺的條件中，1 1，3 3，4 4可通過一定可通過一定的攝影方法滿足，條件的攝影方法滿足，條件2 2常借助立體觀察儀器常借助立體觀察儀器達(dá)到分像目的。達(dá)到分像目的。1 1、立體鏡觀察、立體鏡觀察: :362 2、疊映影像的立體觀察、疊映影像的立體觀察: : a. a.紅綠眼鏡互補(bǔ)色法紅綠眼鏡互補(bǔ)色法 b.b.光閘法光閘法 c.c.偏振光法偏振光法 d.d.液晶閃閉法液晶閃閉法 e.e.雙目鏡觀測(cè)光路的立體觀察雙目鏡觀測(cè)光路的立體觀察四、像片的立體

17、量測(cè)：四、像片的立體量測(cè)： 借助于：立體觀察裝置、測(cè)標(biāo)、量測(cè)計(jì)量工具，完成。借助于：立體觀察裝置、測(cè)標(biāo)、量測(cè)計(jì)量工具，完成。 立體坐標(biāo)量測(cè)儀：立體坐標(biāo)量測(cè)儀： Zeiss 1818Zeiss 1818 HCZ-1 HCZ-1 OPTON PSK-2 OPTON PSK-2精密立體坐標(biāo)量測(cè)儀精密立體坐標(biāo)量測(cè)儀37思考與討論思考與討論3839相機(jī)參數(shù)相機(jī)參數(shù)u0.000.00u153.722u1 -106.003 -106.0005u2 -106.001 106.0005u3 106.001 106.0005u4 106.003 -106.000540控制點(diǎn)分布示意圖控制點(diǎn)分布示意圖41控制點(diǎn)的物

18、方坐標(biāo)：控制點(diǎn)的物方坐標(biāo)：u9 X Y Zup1 408861.997000 3397938.458000 507.148000 up5 408913.355000 3398431.614000 507.804000 up6 409118.399000 3398326.717000 507.292000 up7 409162.420000 3398389.825000 507.456000 up8 409144.179000 3397896.808000 506.885000 up9 409000.915000 3397993.076000 507.812000 up10 408846.021000 3398196.275000 507.579000 up11 409009.61700