大致考點(diǎn)——近景(共15頁)

1、近景攝影測量考點(diǎn)總結(jié)1.攝影(shyng)測量學(xué)的定義：近景攝影測量是攝影測量與遙感（Photogrammetry & Remote Sensing）學(xué)科的一個分支，它不以測制地形圖為目的，是通過(tnggu)攝影手段以確定目標(biāo)（地形以外）的外形和運(yùn)動狀態(tài)的學(xué)科。2.近景(jnjng)攝影測量技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1）瞬間獲取被測目標(biāo)的大量幾何和物理信息，適合于測量點(diǎn)數(shù)眾多的目標(biāo)；2）非接觸測量手段，可在惡劣條件下作業(yè)；3）適合于動態(tài)目標(biāo)測量；4）嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚摵同F(xiàn)代的軟硬件，可提供較高的精度；5）實(shí)時近景攝影測量技術(shù)正日益廣泛深入工業(yè)生產(chǎn)流程中，成為工業(yè)產(chǎn)品分類、導(dǎo)向、監(jiān)測、裝配和自動化生產(chǎn)的重要組

2、成；6）可提供基于三維空間坐標(biāo)的各種產(chǎn)品。缺點(diǎn)：1）技術(shù)含量高，需較昂貴的設(shè)備和高素質(zhì)人員；2）對所有測量對象不一定是最佳的技術(shù)選擇。-不能獲得質(zhì)量合格的影像；-待測量點(diǎn)數(shù)稀少。3.近景攝影測量精度統(tǒng)計(jì)方法統(tǒng)計(jì)近景攝影測量的精度，應(yīng)從估算精度、內(nèi)精度和外精度三個方面進(jìn)行：估算精度是在現(xiàn)場工作之前，在近景攝影測量網(wǎng)的設(shè)計(jì)階段，根據(jù)攝影、控制、網(wǎng)形、設(shè)備和一些設(shè)計(jì)參數(shù)的具體情況，按理論的精度估算式獲得內(nèi)精度是在攝影測量的數(shù)據(jù)處理階段，按解算未知數(shù)方程組的健康程度，直接計(jì)算而得到的。內(nèi)精度的獲取較容易，因此人們常常采用內(nèi)精度。但內(nèi)精度在很大程度上僅與攝影測量的網(wǎng)形有關(guān)，即僅與解算未知數(shù)的線性方程組的

3、構(gòu)成有關(guān)，它不能客觀反映測量成果的質(zhì)量，大多數(shù)情況下，其精度指標(biāo)要好于實(shí)際精度。外精度檢查方法是一種能給出客觀精度的指標(biāo)方法，最常用的方法是使用較大量的多余控制，包括多余控制點(diǎn)或多余相對控制。4.影響近景攝影測量精度(jn d)的因素1）像點(diǎn)坐標(biāo)的質(zhì)量(zhling)（影像獲取設(shè)備的性能、像點(diǎn)坐標(biāo)量測精度、系統(tǒng)誤差的改正程度等）；2）攝影條件、標(biāo)志設(shè)計(jì)(shj)與使用、攝影方式；3）控制質(zhì)量；4）圖像處理與攝影測量處理的能力、水平，如人工量測量與自動量測5.像片內(nèi)方位元素：恢復(fù)光束形狀的要素。像片外方位元素：確定此光束在物方空間坐標(biāo)系中位置與朝向的要素。6.共線條件方程：描述像點(diǎn)、攝影中心、物

4、點(diǎn)應(yīng)位于同一條直線上的方程式考慮像主點(diǎn)（x0,y0）及各類系統(tǒng)誤差改正數(shù) 7.共面條件方程：描述立體像對內(nèi)的攝影基線以及同名光線應(yīng)位于同一平面的一種方程。8.近景攝影測量作業(yè)的四個階段 1、方案制定階段：進(jìn)行整體規(guī)劃（流程制定、設(shè)備選擇、精度估算）； 2、攝影階段：獲取質(zhì)量合格的目標(biāo)影像（布點(diǎn)、控制、照明、表面處理）； 3、攝影測量處理：獲取目標(biāo)上離散點(diǎn)的坐標(biāo)或其他數(shù)據(jù)（解析法、內(nèi)定向-相對定向-絕對定向）；基于攝影測量處理后數(shù)據(jù)的應(yīng)用，如恢復(fù)表面形狀，計(jì)算面積、體積等。9.影像獲取設(shè)備分類攝影設(shè)備：格網(wǎng)攝影機(jī)、量測攝影機(jī)、半量測攝影機(jī)、非量測攝影機(jī)攝像設(shè)備:數(shù)碼相機(jī)、電視攝像機(jī)、高分辨率電視

5、攝像機(jī)10.攝影(shyng)設(shè)備性能 非量測攝影機(jī)特點(diǎn)(tdin)： a.不是專為測量目的而設(shè)計(jì)制造，結(jié)構(gòu)不嚴(yán)謹(jǐn)；b.內(nèi)方位元素未知且不能記錄；c.無外部定向設(shè)備；d.光學(xué)畸變差大；e.無改正底片變形的措施；f使用方便；g.普及(pj)，社會擁有量大。 2.量測攝影機(jī)特點(diǎn)：專為測量目的而設(shè)計(jì)制造，結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，經(jīng)過嚴(yán)格檢校；b.內(nèi)方位元素已知，可記錄；c.具有外部定向設(shè)備；d.光學(xué)畸變差小；e.有機(jī)械或光學(xué)框標(biāo)；f.采取措施壓平底片 3.半量測攝影機(jī)特點(diǎn)： a.不具備量測攝影機(jī)的性能；b.具有改正底片變形的格網(wǎng)； （非量測攝影機(jī)加裝格網(wǎng)） 4.格網(wǎng)攝影機(jī)特點(diǎn)： a.具備量測攝影機(jī)的性能；b.具有

6、改正底片變形的格網(wǎng)； （量測攝影機(jī)加裝格網(wǎng)） 11.攝影機(jī)與攝像機(jī)的比較： 與基于底片的一般攝影機(jī)相比較，基于CCD的固態(tài)攝影機(jī)有如下明顯的優(yōu)點(diǎn)： （1）快速的影像獲取速度 （2）芯片穩(wěn)定的集合關(guān)系：沒有底片變形問題 與基于底片的一般攝影機(jī)相比較，基于CCD的固態(tài)攝影機(jī)有如下明顯的缺點(diǎn)： （1）小成像面積：6*4.5mm*mm或者8。8*6.6mm*mm (2)有限的空間分辨率 （3）存在額外的電子畸變 12.正直攝影方式：攝影時兩攝影機(jī)主光軸相互平行且垂直于攝影基線的攝影方式 13.交向攝影方式：攝影時兩攝影機(jī)主光軸大體位于同一平面內(nèi)但彼比不平行、且不垂直于攝影基線的攝影方式。交向攝影方式像

7、片對常100%覆蓋目標(biāo)，獲取的像對一般不適合肉眼立體觀測，適合于解析法及數(shù)字近景攝影測量。 14.正直攝影(shyng)方式的精度估算第一種方式：以（x,y,p）為觀測值的正直攝影精度(jn d)估算 則目標(biāo)點(diǎn)物方空間坐標(biāo)(zubio)中誤差為：幾點(diǎn)結(jié)論：-為提高精度，應(yīng)盡可能拍攝攝影比例尺大的像片，即盡可能減小攝影距離，選用主距大的攝影機(jī)；-為提高精度，應(yīng)盡可能拍攝攝影基線大的像對；-為提高精度，應(yīng)盡可能提高像點(diǎn)坐標(biāo)的質(zhì)量，包括像點(diǎn)坐標(biāo)的量測質(zhì)量、剔除各類系統(tǒng)誤差的能力；-一般情況下，攝影方向的中誤差最大，常以mZ估算精度；第二種方式：以（x1,y1,x2,y2）為觀測值的正直攝影精度估算思

8、考題：某單位研制成功由兩臺Nikon D100型數(shù)碼相機(jī)組成的立體攝影測量系統(tǒng)，使用定焦的35mm鏡頭，現(xiàn)對4.5m遠(yuǎn)的某體育場模型按正直攝影方式拍攝立體影像對，同名點(diǎn)的影像坐標(biāo)按單片方式量測（即測出了同名像點(diǎn)坐標(biāo)），量測精度為10m，若要求攝影方向的測量精度優(yōu)于5.0mm，請估算相機(jī)間的最短距離應(yīng)安置為多少？解：由計(jì)算(j sun)式：mz=sqrt（2）*k1*k2*mx得： 5.0=1.414*4.5*1000/35*4.5*1000/B*0.01 可以知道：B=1.6362m （注意(zh y)在此處將量測精度看作是在xhuo者是某一方向的精度）15.調(diào)焦距(jioj)D：攝影中心與調(diào)

9、焦最清晰點(diǎn)間的距離。通俗的說即為物距。16.超焦距（超焦點(diǎn)距離、無窮遠(yuǎn)起點(diǎn)） 給定光圈和模糊圈的大小，當(dāng)攝影機(jī)調(diào)焦到無窮遠(yuǎn)時，從攝影中心開始的某一距離到無窮遠(yuǎn)范圍內(nèi)的景物成像都是清晰的，這一距離稱為超焦距。此清晰點(diǎn)稱為無窮遠(yuǎn)起點(diǎn)。其中k為光圈號數(shù)，E為模糊圈直徑，F(xiàn)為攝影機(jī)焦距。光圈是一個用來控制光線透過鏡頭，進(jìn)入機(jī)身內(nèi)感光面的光量的裝置 光圈f值=鏡頭的焦距/鏡頭口徑的直徑 f1，f1.4，f2，f2.8，f4，f5.6，f8，f11，f16，f22，f32，f44，f64 17.景深:給定光圈和模糊圈大小，被攝影空間能夠獲得清晰構(gòu)像的深度范圍，稱為景深。景深D為沿光軸方向的后景距D2與前景

10、距D1的差值,D = D2-D1景深大小與調(diào)焦距D、焦距F、光圈號數(shù)k、模糊圈直徑相關(guān)景深的主要影響因數(shù)有兩個：鏡頭焦距、光圈號數(shù)；其中，鏡頭焦距越大，模糊圈直徑越大，超焦距越小，景深越小。光圈越小，也就是對應(yīng)的K數(shù)值越大（如f16的光圈比f11的光圈?。?16和11分別表示的是，鏡頭口徑的直徑 。景深與超焦距H成正比。 18.曝光時間的確定方法 經(jīng)驗(yàn)法 使用(shyng)測光表 試片法 推算比較法 推算(tu sun)比較法:用一臺具有(jyu)量測曝光時間功能的普通相機(jī)推算近景攝影機(jī)的正確曝光時間。普通相機(jī)上安置的感光度為s，光圈號數(shù)為n，測得的曝光時間為t（光圈優(yōu)先）；近景攝影機(jī)使用的底

11、片感光度為S，安置光圈號數(shù)為N，則應(yīng)安置的正確曝光時間T為： 其中感光度單位采用ISO制。舉例： 如用一架普通135相機(jī)對某目標(biāo)進(jìn)行測光，安置的感光度為ISO100，光圈號數(shù)安置為8，此時測得的曝光時間為1/60秒。用P31攝影機(jī)對此目標(biāo)攝影，選用的感光材料的感光度ISO400，安置的光圈號數(shù)為11，試確定其正確的曝光時間。 光圈優(yōu)先的攝影方式：預(yù)先設(shè)定光圈號數(shù)再測定曝光時間的攝影方式，是近景攝影測量中對靜態(tài)物體攝影經(jīng)常采用的攝影方式； 曝光時間優(yōu)先攝影方式：預(yù)先設(shè)定曝光時間再測定光圈號數(shù)，是近景攝影測量中對動態(tài)物體攝影經(jīng)常采用的攝影方式19.立體像對的攝取方法：1使用立體攝影機(jī)或立體攝影系統(tǒng)

12、 2移動相機(jī)法 3 移動目標(biāo)法 4.旋轉(zhuǎn)被攝目標(biāo)法 5利用分光裝置法20.動態(tài)目標(biāo)立體像對的獲取方法:對動態(tài)目標(biāo)拍攝立體像對，需要兩臺或以上的攝影機(jī)在同一時刻對此動態(tài)目標(biāo)進(jìn)行攝影，即同步攝影。同步的標(biāo)準(zhǔn)是考察兩攝影機(jī)在拍攝的瞬間，由于曝光不在絕對的同一時刻，造成運(yùn)動目標(biāo)在影像上的位移是否可以容忍。具體的獲取(huq)方法有：1、同步快門：機(jī)械同步快門、電子同步快門 2、記時裝置 3、頻閃照明：主動頻閃照明、被動頻閃照明 4、立體(lt)攝影的同一物鏡法21.被測物體的表面(biomin)處理：在待測物體表面人工制作某種紋理以保證和提高影像識別與攝影 測量量測性能的工作稱為攝影工作的表面處理。

13、目的：為了提高影像的識別能力，包括人工識別和自動識別。具體的獲取方法有：1、利用投影設(shè)備將光柵、格網(wǎng)、及圖案、圖象投影到物體表面，形成人工紋理；2、利用激光經(jīng)緯儀、激光筆，按一定規(guī)則將激光投射到被測目標(biāo)上，形成人工紋理；3、在被測目標(biāo)表面粘貼人工標(biāo)志，形成人工紋理；4、在被測目標(biāo)表面上繪制人工紋理22.攝影機(jī)選擇原則：滿足精度原則 效率高原則 攝影基線長度的確定：基本原則： 1使用盡量長的基線B，以提高測量精度 2應(yīng)避免不能進(jìn)行立體測繪的死角出現(xiàn)，必要時可縮短基線，甚至對攝影基線的方向和長度重新考慮。 式中：F為攝影機(jī)焦距，f為攝影機(jī)主距 23.物方空間坐標(biāo)系的定義(dngy)方式： （1）按

14、控制點(diǎn)定義(dngy)的物方空間坐標(biāo)系（2）按物方距離定義的物方空間坐標(biāo)系 （3）按攝站到物方點(diǎn)距離定義的物方空間坐標(biāo)系24.控制點(diǎn)的測定精度(jn d)要求 待定點(diǎn)坐標(biāo)的中誤差m由控制點(diǎn)坐標(biāo)中誤差m控和攝影測量中誤差m攝組成。 為使控制點(diǎn)坐標(biāo)中誤差m控對待定點(diǎn)坐標(biāo)的中 誤差m不產(chǎn)生影響，應(yīng)使 攝影測量中誤差m攝可預(yù)先估算25.使用標(biāo)準(zhǔn)尺法的步驟：步驟：1.根據(jù)實(shí)際情況安置兩測站A、B后，近似量取基線長度，作為初值; 2.在測量基線的前方，水平放置一根高精度的標(biāo)準(zhǔn)尺，在其上選到兩個刻劃M，N，作出 標(biāo)記，其真長記為SMN；3.確定(qudng)起始方向線；4. 在兩測站A、B安置(nzh)儀器

15、，按前方交會法 分別(fnbi)測量M、N兩點(diǎn)的水平角；5. 按前方交會公式計(jì)算M、N兩點(diǎn)的平面坐標(biāo)；6. 計(jì)算M、N兩點(diǎn)間的距離7. 計(jì)算比例尺歸化系數(shù)；8. 求解測量基線的長度相對控制的兩種方式： 1.第一種方式：把相對控制當(dāng)作觀測值，將相對控制所建立的誤差方程式，與像點(diǎn)坐標(biāo)誤差方程式一并解算，從而引進(jìn)內(nèi)部控制并加強(qiáng)所建模型的內(nèi)部精度。 2.第二種方式：把相對控制當(dāng)作真值，則提供了某種約束條件，并按有制約條件的間接平差處理，從而應(yīng)進(jìn)控制并加強(qiáng)所建模型的內(nèi)部強(qiáng)度。 27.如考慮各類系統(tǒng)誤差改正，則誤差方程一般式 在此式中，各參數(shù)的已知含義： A：外方位元素的系數(shù)陣 t：外方位元素 Bc：已知

16、控制點(diǎn)的系數(shù)陣 Xc：已知控制點(diǎn)的坐標(biāo) Bu：未知點(diǎn)的系數(shù)陣 Xu：未知點(diǎn)的坐標(biāo) C：內(nèi)方位(fngwi)元素的系數(shù)陣 X2：內(nèi)方位元素 Dad：系統(tǒng)誤差系數(shù)矩陣 Xad：系統(tǒng)誤差參數(shù)(cnsh)28.幾種典型(dinxng)的光線束解法1、控制點(diǎn)坐標(biāo)視作真值且實(shí)地不測外方位元素的光線束解法a)適用條件 在被測目標(biāo)上或周圍可以布設(shè)穩(wěn)固的控制點(diǎn)，分布合理，控制點(diǎn)精度好； 使用量測攝影機(jī)，同一調(diào)焦距，或使用檢校過的非量測相機(jī)，同一調(diào)焦距；b) 誤差方程式 原則： 對觀測值列誤差方程式 觀測值： 像點(diǎn)坐標(biāo)：待定點(diǎn)像點(diǎn)坐標(biāo)，控制點(diǎn)像點(diǎn)坐標(biāo) 未知數(shù)：待定點(diǎn)的物方空間坐標(biāo)改正數(shù)，外方位元素改正數(shù)對一目標(biāo)拍

17、攝5張像片，10個控制點(diǎn)，25個待定點(diǎn)，100%覆蓋。利用光束法求解像片的外方位元素及待定點(diǎn)坐標(biāo)。問未知數(shù)的個數(shù)？可列出多少個誤差方程式？ 誤差方程式的總個數(shù)：350個方程 未知數(shù)的總個數(shù)：105個 2、無控制點(diǎn)且外方位元素視作觀測值的光線束解法a)適用條件 在被測目標(biāo)上或周圍無法或不易布設(shè)控制點(diǎn)；使用量測攝影機(jī)，同一調(diào)焦距，或使用檢校過的非量測相機(jī)，同一調(diào)焦距； 實(shí)地可量測外方位元素，但精度不高，將其認(rèn)做觀測值；b) 誤差方程式 原則： 對觀測值列誤差方程式 觀測值：待定點(diǎn)像點(diǎn)坐標(biāo)，外方位元素 未知數(shù)：待定點(diǎn)的物方空間坐標(biāo)改正數(shù)，外方位元素改正數(shù)對一目標(biāo)拍攝5張像片，25個待定點(diǎn)，100%覆

18、蓋。利用光束法求解像片的外方位元素及待定點(diǎn)坐標(biāo)。問未知數(shù)的個數(shù)？可列出多少個誤差方程式？ 誤差方程式的總個數(shù)：280個方程 未知數(shù)的總個數(shù)：105個3、控制點(diǎn)物方坐標(biāo)及外方位元素均視作觀測值的光線束解法a)適用條件 在被測目標(biāo)上或周圍布設(shè)有控制點(diǎn)，但看作觀測值；使用量測攝影機(jī)，同一調(diào)焦距，或使用檢校過的非量測相機(jī)，同一調(diào)焦距； 實(shí)地可量測外方位元素，但精度不高；b) 誤差(wch)方程式 原則： 對觀測(gunc)值列誤差方程式 觀測值： 待定點(diǎn)像點(diǎn)坐標(biāo)(zubio) 控制點(diǎn)像點(diǎn)坐標(biāo) 控制點(diǎn)物方坐標(biāo) 外方位元素未知數(shù)：待定點(diǎn)的物方空間坐標(biāo)改正數(shù) 控制點(diǎn)的物方空間坐標(biāo)改正 外方位元素改正數(shù)對一目

19、標(biāo)拍攝5張像片，10個控制點(diǎn)，25個待定點(diǎn)，100%覆蓋，其誤差方程式的階數(shù)是多少？誤差方程式的總個數(shù)： 410個方程 未知數(shù)的總個數(shù)： 135個29.直接線性變換法的解算步驟1、li系數(shù)近似值的解算；2、內(nèi)方位元素x0 ,y0 的解算；3、li系數(shù)精確值的解算； 其中：第二步和第三步要進(jìn)行迭代計(jì)算 4、待定點(diǎn)“坐標(biāo)儀坐標(biāo)”改正； 5、待定點(diǎn)物方空間坐標(biāo)近似值解算； 6、待定點(diǎn)物方空間坐標(biāo)精確值解算；解算li系數(shù)相當(dāng)于后方交會； 解算物方空間坐標(biāo)相當(dāng)于前方交會；30.控制點(diǎn)空間分布的禁忌：直接線性變換解法要求布有六個以上的控制點(diǎn)，這些控制點(diǎn)不能布置在一個平面上，以避免解的不確定性。一般的要求是

20、：應(yīng)均勻地布置控制點(diǎn)，使它們環(huán)繞被測物體，并且使各控制點(diǎn)在像片上的構(gòu)像范圍越大越好.31.在計(jì)算過程中,ds、db、內(nèi)方位元素和外方位元素的計(jì)算方法：X0和y0的計(jì)算方法：ds的計(jì)算方法：=A db的計(jì)算方法：f x , f y 的計(jì)算(j sun)： 外方位(fngwi)元素的解算 由此處計(jì)算(j sun)方程組就可以計(jì)算a1 = coscos - sinsinsina2 = -cossin sinsincosa3 = -sincosb1= cossinb2 = coscos b3 = -sinc1 = sincos+ cossinsinc2 = -sinsin + cossincosc3

21、= coscos 在計(jì)算(j sun)k角值時，使用l6的計(jì)算式，先計(jì)算出b2再用l2計(jì)算出b1，那么就能夠(nnggu)計(jì)算出對應(yīng)的k值了。 32.近景攝影測量中一些其他的解析(ji x)處理方法： （1）利用共面條件(tiojin)方程式的近景攝影測量解析處理方法； （2）角錐體原理的空間后方(hufng)交會前方交會解法：基于以攝影中心為頂點(diǎn)的兩根構(gòu)像光線的像方角應(yīng)與其物方角相等的原理。 （3）利用角錐體原理的又一種空間后方交會解法。 （4）利用被攝物體上平行線組進(jìn)行的攝影機(jī)檢校的方法 （5）偽視差法 （6）近景攝影測量的空間相似變換法 （7）近景攝影測量中涉及的二維變換的問題光學(xué)畸變差

22、的構(gòu)成：包含徑向畸變差 和 偏心畸變差，其中徑向畸變差又分為：非對稱徑向畸變和切向畸變。主距：物鏡系統(tǒng)攝影中心到影像平面之間的垂直距離值準(zhǔn)直主點(diǎn)（PPA）是物鏡系統(tǒng)光軸與垂直此光軸的理想平面的交點(diǎn)。檢校的方法：從僅僅解求內(nèi)方位元素和光學(xué)畸變的目的考慮，近景攝影機(jī)的檢校方法大體分為以下幾類： 光學(xué)實(shí)驗(yàn)室檢校法：適用于調(diào)焦到無窮遠(yuǎn)的近景量測攝影機(jī)的檢校。需要專門的激光準(zhǔn)直儀或精密測角儀，靈活性和通用性差，目前實(shí)際近景攝影測量工作中幾乎不用了。 實(shí)驗(yàn)場檢校：驗(yàn)場一般由一些已知空間坐標(biāo)的標(biāo)志點(diǎn)構(gòu)成，用被檢校的相機(jī)拍攝此控制場后，根據(jù)單片空間后方交會或多片空間后方交會解求內(nèi)方位元素及其它影響光束形狀的元

23、素。實(shí)驗(yàn)場多為三維，有時也使用二維，簡單地使用二維平面控制，必須采用多片交向攝影方式。在任檢校（on the job calibration)：在完成某個近景攝影測量任務(wù)的同時(tngsh)對攝影機(jī)進(jìn)行檢校的方法。 利用物方空間分布合理的一群高質(zhì)量控制點(diǎn)，在解求待定點(diǎn)物空間坐標(biāo)的任務(wù)中，同時解求像片的內(nèi)外方位元素、物鏡畸變(jbin)系數(shù)。 自檢(z jin)校法：無需物方控制點(diǎn)以解求內(nèi)方位元素和其他影響光束形狀要素（包括光學(xué)畸變或某些附加參數(shù)）的近景攝影機(jī)檢校方法。 恒星檢校法：基于“給定地點(diǎn)給定時間的恒星方位角和天頂距為已知”原理的攝影機(jī)檢校方法.老師給出PPT上的一些習(xí)題：1CCD固態(tài)攝像機(jī)按結(jié)構(gòu)的不同分為（面陣）CCD相機(jī)和（線陣）CCD相機(jī)。2近景攝影測量中的兩