第二章 单幅影像解析基础

《第二章 单幅影像解析基础》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第二章单幅影像解析基础主要内容2.1空中摄影的基本知识2.2中心投影与透视变换2.3共线方程2.4航摄像片的像点位移与比例尺2.5单幅影像解析基础在摄影测量学中，为了从所获得的影像确定被研究物体的位置、形状、大小及其相互关系等信息，需要了解和掌握航空影像是如何获取的，影像中的重要点、线和面的透视关系以及物方和像方之间的解析关系，这对于摄影测量的解析数据处理时十分重要的。例如：1.不同的数码航空摄影机有不同的成像机理；2.影像中的点、线、面存在哪些重要关系；3.在摄影测量的解析处理中，如何表示单幅影像上像

2、点坐标与相应地面点坐标之间的关系。上述这些问题都是摄影测量的单幅影像解析基础。本章要介绍的主要内容包括：航空摄影机、空中摄影、中心投影和正射投影、影像的内外方位元素、坐标系统之间的转换关系共线条件方程、影像内定向与单像空间后方交会等2.1空中摄影的基本知识摄影测量是在物体的影像上进行量测与判译，因此，首先要对被研究的物体进行摄影，以获得被研究对象的影像。为此，要对摄影的基本知识，摄影资料如何获取有一个基本了解。一、航空摄影机1.光学航空摄影机2.数码航空摄影机1）单面阵航空数码相机2）多面阵航空数码相机

3、3）三线阵航空数码相机ADS401.光学航空摄影机安装在飞机上对地面能自动地进行连续摄影的摄影机称为航摄机。它是一台结构复杂、具有精密全自动光学及电子机械系统的装置，所摄取的影像能满足量测和判读的要求。摄影是摄影物镜都是固定调焦与无穷远点处，因此，像距是定值，几乎等于摄影物镜的焦距。光学摄影机航空摄影机镜箱体的后部，即物镜筒和暗箱的衔接处有一个金属的贴附框架，框架的四边严格地处于同一平面内，也就是像平面，此平面严格地与物镜的主光轴相垂直。框架的每一边的中点各设有一个框标记号，也有将框标记号设在框架的角隅

4、上的（书图2-1-2a为机械框标，2-1-2b为光学框标）。两框标连线交点为像片的几何中心，近似为像主点，即航摄机物镜主光轴在像片上的垂足。两框标连线要成正交，组成框标坐标系，其交点就是坐标系原点。摄影机主光轴与像平面的交点称为像片主点，摄影机物镜后节点到像片主点的垂距称为摄影机主距，也叫像片主距，一般用字母f表示。把像片主距f和像片主点在框标坐标系中的坐标称为摄影机的内方位元素（或叫像片的内方位元素）。（量测用摄影机的内方位元素的数值是已知的）一般情况下，摄影机物镜焦距与像片主距不相等，但是在航空摄影

5、时，由于飞机离地面的高度远远大于摄影机物镜焦距，所以可以认为航空摄影机物镜焦距与像片主距近似相等。（这是航空摄影与一般摄影的不同之处）短焦距航摄机，其焦距为F<150mm，相应的像场角为；中~，焦距150mm300mm，像场角。航摄影机按摄影机物镜的焦距和像场角分为：2.数码航空摄影机数码航空摄影机自从在2000年ISPRS大会上亮相，到2004年伊斯坦布尔大会上成为热点，已经逐步地取代光学航空摄影机，成为获取航空影像数据的主要传感器。目前航空数码相机大致分为三种

6、：1）单面阵航空数码相机单面阵航空数码相机获取的是彩色影像。影像幅面小，通常为或左右。但影像的分辨率高，当摄影比例尺为1:18000，航高3050时，其影像分辨率达到0.16m，影响清晰度高于IKONOS影像（1.0m）和QuickBird（0.61m）。有的系统还装有高精度全球定位系统GPS和惯性测量装置IMU，可提供较高精度的影像外方位元素。相机无框标，但像元行列排列非常规则。（鉴于这种高分辨率全数码彩色影像系统独特的技术优势，它刚刚问世就受到重视。目前，在美国已经开始利用航空数码影像进行城市三维建

7、模，包括1:500、1:200比例尺的DEM、DOM、建筑物三维建模等。日本、印度等国已经引入数套数码相机设备，中国也有一些单位建立了相同的系统。）单面阵航空数码相机的实际应用，将对航空摄影测量领域产生很大的影响，在有些情况下可取代传统的航空摄影。（4Kx4K的数码相机有很多种，表2-1-1所示参数是美国的EQ-90mm-CLR相机的有关情况）单面阵航空数码相机无框标，因此，它的处理与常规航空摄影测量不同的是：不需要进行内定向。为了使现有的数字摄影测量工作站能够处理这种数码影像，一种简单的方法是：将内定

8、向的参数设置为恒等变换或平移变换。2）多面阵航空数码相机由于技术原因，直接生产23cmX23cm的大像幅的CCD还具有一定的困难，大多数产品的大面阵是由多个小面阵合成的。3）三线阵航空数码相机ADS40瑞士RC-9型航摄仪俄罗斯AØA型航摄仪航空摄影二、空中摄影为了测绘地形图与获取地面信息的需要。空中摄影要按航摄计划要求进行，并确保航摄像片质量。在整个摄区，飞机要按规定的航高和设计的方向呈直线飞行，并保持各航线的相互平行。（如下图）航空摄影