摄影测量学第07讲-单像摄影测量.pdf

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1、第四章单像摄影测量§4.1摄影光束的重建4.1.1影像内定向4.1.2影像的系统误差及其预改正§4.2单像外部定向——空间后方交会§4.3单像摄影测量定位1山东科技大学测绘科学与工程学院4.1摄影光束的重建摄影光束的重建是进行摄影测量的前提。所谓光束是指影像的像点与投影中心所构成的投影光线的集合，而光束的重建即指由量测得到的像点坐标与像空间坐标系的原点构成的椎体形状与摄影时光束的形状一致。显而易见，要实现光束的重建必须满足两个条件：一是恢复内方位；二是像点坐标中没有系统误差。2山东科技大学测绘科学与工程学院4.1摄影光束的重建4.1.1影像内定向(interiororie

2、ntation)内定向——恢复内方位的工作。注：内方位经相机检校已知，所以，内定向不是解算，而是恢复。目的：将像点的像平面坐标变换为像空间坐标。对数码相机的影像：x（cc）0cy(rr)0rzf其中：（r,c）为像主点的像素坐标。003山东科技大学测绘科学与工程学院4.1摄影光束的重建4.1.1影像内定向(interiororientation)对模拟像片，主点坐标是定义在框标坐标中的。因此，关键是建立框标坐标系。（1）框标坐标系的建立将像点的量测（或扫描）坐标变换为框标坐标。依据：影像的框标原理：多项式变换已知：4个以上框标的理论坐标(x',y')和量测坐

3、标(x,y)。求：多项式的变换参数。4山东科技大学测绘科学与工程学院4.1摄影光束的重建4.1.1影像内定向(interiororientation)1）多项式的选择——依据框标的多少(同时改正像点系统误差）x'aaxay012仿射变换y'bbxby012x'aaxayaxy1234y'bbxbybxy12342）量测框标坐标，连同已知坐标代入上式，列方程式。3）法化答解。xpxx0（2）内定向yyyp05山东科技大学测绘科学与工程学院4.1摄影光束的重建4.1.2影像的系统误差及其预改正问题提出在实际成像过程中，是否

4、真的满足像点、投影中心、物点三者共线？如果不满足，理想状况下的共线方程在实际应用中需考虑的问题——系统误差改正。6山东科技大学测绘科学与工程学院4.1摄影光束的重建4.1.2像点坐标的系统误差及其预改正•误差来源：•像片本身的变形（CCD像元位置误差）•镜头的畸变差（各透镜不能完全同心）•大气折光差（介质不均匀）•地球曲率的影响（模型水准面与地形图基准面不一致）•量测误差•改正方法：•事先消除•事后补偿•自检校（平差过程中同时估算系统误差）•实验场法7山东科技大学测绘科学与工程学院航摄仪物镜的畸变差(LensDistortion)畸变差产生的原因：在理想情况下，通过物镜前节点

5、的入射光线与相应的通过后节点的出射光线是平行的。航摄机在加工、安装过程中都不可避免地存在一定的残余误差，这些残差使得经过物镜的入射光线与出射光线不平行，使得像点偏离理论位置。这些残差即为物镜的畸变差，分为径向畸变、偏心畸变和薄棱镜畸变三大类。第一类只产生径向位置的偏差，后两类则既产生径向偏差，又产生切向偏差。fAOarra’8山东科技大学测绘科学与工程学院航摄仪物镜的畸变差(LensDistortion)径向畸变（radialdistortion)光学镜头径向曲率的变化是引起径向变形的主要原因。这种变形会引起图像点沿径向移动，即发生在以像主点为中心的辐射线上，离中心点越远

6、，其变形量越大。枕形畸变（PincushionDistortion）：正的径向变形量会引起点向远离图像中心的方向移动，其比例系数增大。——长焦；桶形畸变（BarrelDistortion）：负的径向变形量会引起点向靠近图像中心的方向移动，其比例系数减小。——短焦。9山东科技大学测绘科学与工程学院航摄仪物镜的畸变差(LensDistortion)偏心畸变（eccentricdistortion）由于装配误差，组成光学系统的多个光学镜头的光轴不可能完全共线，从而引起偏心变形，这种变形是由径向变形分量和切向变形分量共同构成。实线无畸变xp(r22x2)2pxy虚线有畸变

7、1222xp(r2y)2pxy2110山东科技大学测绘科学与工程学院航摄仪物镜的畸变差(LensDistortion)薄棱镜畸变（thinprismdistortion）薄棱镜变形是指由光学镜头制造误差和成像敏感阵列制造误差引起的图像变形，这种变形也由径向变形分量和切向变形分量共同构成。22xs(xy)122ys(xy)211山东科技大学测绘科学与工程学院式中：航摄仪物镜的畸变差(LensDistortion)航摄机物镜的切向畸变差比径向畸变差小得多，仅为径向畸变差的1/5~1/7。