1、1、近景摄影测量是摄影测量与遥感学科的一个分支 它通过摄影手段以确定 地形以外目标的外形和运动状态。主要包括 古文物古建筑摄影测量、工业摄影测量、生物医学摄影测量三个部分。2、近景摄影测量与航空摄影测量的比较 1、相同点 基本原理相同 模拟处理方法、解析处理方法、数字影像处理方法基本相同 某些内业摄影测量仪器的使用。2、不同点 1）测量目的不同。航空摄影测量以测制地形、地貌为主 注重其绝对位置 近景摄影测量以测定目标物的形状、大小和运动状态为目的 并不注重目标物的绝对位置。 2）被测量目标物不同。航空摄影测量目标物以地形、地貌为主 近景摄影测量目标物各式各样、千差万别 3）目标物纵深尺寸与摄影
2、距离比的变化范围不同。 4）摄影方式不同。航空摄影为近似竖直摄影方式 近景摄影除正直摄影方式外 还有交向摄影方式等。5）影像获取设备不同。 6）控制方式不同。航空摄影测量的控制方式以控制点为主 且多为明显的地面点 近景摄影测量除控制点方式外 还有相对控制方式 且常常使用人工标志。 7）近景摄影测量适合动态目标 3、近景摄影测量技术的优点 1、瞬间获取被测目标的大量几何和物理信息 适合于测量点数众多的目标 2、非接触测量手段 可在恶劣条件下作业 3、适合于动态目标测量。4、近景摄影测量技术的不足 1、技术含量高 需较昂贵设备和高素质人员 2、对所有测量目标并非最佳技术选择-当不能获得质量合格的影
3、像-当待测量点数稀少 5、近景摄影测量精度统计的方法 衡量精度的基本指标是被测点的坐标中误差精度 1、估算精度:摄影前按控制方式、条件等的理论估算精度 2、内精度: 影像处理时按方程组健康度直接计算 3、外精度:用多余控制点或条件客观的精度检验 6、影响近景摄影测量精度的因素 1、像点坐标的质量 影像获取设备的性能、像点坐标量测精度、系统误差的改正程度等 2、摄影条件 照明、标志 、摄影方式、控制质量 3、图像处理与摄影测量处理的能力、水平 如人工量测与自动量测。 7、摄影测量常用坐标系 大地坐标系、摄影测量物方坐标系、像空间辅助坐标系、像空间坐标系、像平面坐标系。其中近景摄影测量常用坐标系有
4、摄影测量物方坐标系、像空间坐标系、像空间辅助坐标系、像平面坐标系 8、像片内外方位元素 1、内方位元素 恢复摄影时光束形状的要素 包括像主点在“框标坐标系”的坐标(x0 , y0)及像片的主距 f 2、外方位元素 确定摄影光束在物方空间坐标系中的位置与朝向的要素 包括三个直线元素 XS , YS , ZS 描述摄影中心在物方空间坐标系中的位置 以及三个角元素 描述摄影光束在物方空间坐标系中的朝向。 10、共面条件方程式共面条件方程式描述了摄影基线及同名光线位于同一平面内的几何关系 它是影像解析计算的另一个基本关系式。按照共面条件方程式 可形成近景摄影测量处理一种的方案 即按照内定向、相对定向、
5、绝对定向顺序处理的方案。 11、影像获取设备分类 1 摄影设备 量测摄影机 格网量测摄影机 半量测摄影机 非量测摄影机 2 摄像设备 CCD 相机 电视摄像机 高分辨率电视摄像机 12、量测摄影机 专为测量目的而设计制造 结构严谨 经过严格检校 内方位元素已知可记录 光学畸变差小, 附有畸变差值 具有外部定向设备 有机械或光学框标 采取措施压平底片13、格网摄影机 具备量测摄影机的性能具有改正底片变形标准位置格网 14、半量测摄影机 不具备量测摄影机的性能 具有改正底片变形的格网 对非量测摄影机加装格网 15、非量测摄影机 不是专为测量目的而设计制造 结构不严谨 内方位元素未知且不能记录 无外
6、部定向设备 光学畸变差大 无改正底片变形的措施 使用方便 普及 社会拥有量大。16、立体量测摄影机 在固定长度的摄影基线杆两端装配两台量测摄影机 主光轴平行且都与摄影基线垂直的设备 称为立体量测摄影机 立体量测摄影机所摄像对是正直摄影立体像对 17、改变摄影机主距的方法 1 连续调焦 改变主距 2 更换垫圈 改变主距 3 更换镜头 改变主距 18、近景摄影测量的摄影方式 主要有正直摄影、交向摄影 还有等偏摄影、等倾摄影。1、正直摄影 摄影时两摄影机主光轴相互平行且垂直于摄影基线的摄影方式 2、交向摄影 两摄影机主光轴大体位于同一平面内且不平行、不同时垂直于摄影基线的摄影方式。交向摄影适合于解析
7、法及数字近景摄影测量 常采取 100%重叠方式 3、正直摄影与交向摄影 正直摄影特点 影像对的“变形”由物体表面的“起伏”产生 比较符合于人眼观察 因此尤其适合于模拟摄影测量。不可能 100%重合。交向摄影特点 影像对的“变形”由物体表面的“起伏”和交向角共同产生 不太符合人眼观察 适合于数字摄影测量。可采用100%重叠方式。 19、等偏摄影与等倾摄影 等偏摄影 摄影基线两端摄影机主光轴保持水平,相对于摄影基线的垂线偏转同一角度的摄影,分为左偏摄影和右偏摄影. 等倾摄影 摄影基线两端摄影机主光轴保持平行,且相对于水平面倾斜相同角度的摄影.20、 “航带网或区域网”摄影 基于交向摄影的多摄站摄影
8、 特点 获取被测目标多张相互重叠的像片 目的 大幅度提高摄影测量精度与可靠性 21、 正直摄影方式的精度估算式 推算自己看书 设正直摄影像对 以左摄影中心为原点两摄影中心的连线 摄影基线 作为 X 轴。设物方有一点 AX,Y,Z 在两张像片上的对应像点为 a1,a2。几点结论 为提高精度 应尽可能拍摄摄影基线大的像对 为提高精度应尽可能拍摄摄影比例尺大的像片 即尽可能减小摄影距离 选用主距大的摄影机 为提高精度 应尽可能提高像点坐标的质量 包括像点坐标的量测质量、剔除各类系统误差的能力 一般情况下 摄影方向的中误差最大 常以 mZ 估算精度 22、调焦距 D 摄影中心与调焦最清晰点之间的距离。
9、通俗的说即为摄影中心与被摄物体之间的距离,简称物距。 23、超焦距 H 超焦点距离、无穷远起点 给定光圈和模糊圈的大小 当摄影机调焦到无穷远时 从摄影中心开始的某一距离到无穷远范围内的景物成像都是清晰的 这一距离称为超焦距。此清晰点称为无穷远起点。24、景深 D：给定光圈和模糊圈大小被摄影空间能够获得清晰构像的深度范围.景深 D为沿光轴方向的后景距 D2 与前景距 D1 的差值,D=D2-D1。超焦距 H 与景深 D 成反比 25、曝光时间的确定 1、方法A 、经验法 B、使用测光表 C、试片法 D、推算比较法 2、推算比较法 用一架可以自动测光的普通相机推算近景摄影机的正确曝光时间。已知用普
10、通相机测光时 正确的曝光参数为相机上安置的感光度为 s 光圈号数为 k 测得的曝光时间为 t 光圈优先 近景摄影机使用的底片感光度为 S 安置光圈号数为 K 则应安置的正确曝光时间 T 为 T=s/S*(K/k)2*t 26、立体像对的获取方法 1、使用立体摄影机或立体摄影系统 2、使用两台单个摄影机 3、使用单个摄影机 a、移动相机法 b、移动目标法 c、旋转目标法 d、投影标准格网法 e、利用分光装置法 （镜面摄影法，同一物镜法）27、同步摄影 对动态目标拍摄立体像对 需要两台或以上的摄影机在同一时刻对此动态目标进行摄影 即同步摄影。 28、同步的标准 是考察两摄影机在拍摄的瞬间 由于曝光
11、不在绝对的同一时刻 造成运动目标在影像上的位移是否可以容忍。 29、动态目标立体像对获取方法 1、同步快门 机械同步快门电子同步快门 2、记时装置3、频闪照明 主动频闪照明 被动频闪照明 4、立体摄影的同一物镜法（基线短） 30、被测物体的表面处理 对近景摄影测量的大多数目标 无需进行表面处理。而对色调单一、缺乏纹理的目标需进行表面处理。目的是为了提高影像的识别能力，包括人工识别和自动识别。 31、被测物体的表面处理的方法 色调单一、缺乏纹理的目标 1、利用投影设备将光栅、格网、及图案、图象投影到物体表面 形成人工纹理 2、利用激光经纬仪、激光笔 按一定规则将激光投射到被测目标上 形成人工纹理
12、 3、在被测目标表面粘贴人工标志 形成人工纹理 4、在被测目标表面上绘制人工纹理 32、照明原则 1、使用自然光时 要照度均匀 避免出现反差过大的现象2 、使用人工光源时照明灯要布置适宜3 、有些情况下要注意局部照明 如黑暗情况下的控制点、标准尺照明4 、特殊光源的使用。 33、标志：近景摄影测量中大量使用人工标志。标志点既可以用作控制点也可以用作待定点。 34、标志分类 1、按用途分a 控制点 b 待定点 c 检查点 、按外形分a 平面型标志 b 立体标志3 、按质地分a 纸质 b 金属 c 搪瓷 4、按是否发光分a 主动发光标志 b 被动发光标志5 、按色彩分a 黑白标志 b 彩色标志。
13、35、人工标志的设计 1、大小 a、标志构像大小一般为 0.050.2mm;b、标志构像与测标相比 标志构像直径/测标直径=5/3; c、对数字影像 标志构像应包括十余个像素。2、外形及图案 根据测量目标及测量环境决定。36、近景摄影测量控制的目的 1、把所构建的近景摄影测量网纳入到给定的物方空间坐标系中2 、利用多余的控制 包括控制点和相对控制 加强近景摄影测量网的强度3 、利用多余的控制点和相对控制检查近景摄影测量的精度和可靠性。 37、控制点与相对控制控制点与相对控制是近景摄影测量中使用的两类控制。1、控制点 控制点通常是布设在被测目标上或其周围的已知坐标的标志点 2、相对控制 相对控制
14、是指在近景摄影测量中布置在物方空间的未知点间的某种已知几何关系。如 已知的长度 已知的角度 未知点位于同一平面 未知点位于同一直线 38、控制点的测定精度要求 待定点坐标的中误差 m 由控制点坐标中误差 m 控和摄影测量中误差 m 摄组成。M=sqrt(m 控 2+m 测 2) 为使控制点坐标中误差 m 控对待定点坐标的中误差m 不产生影响 应使 m 控m 测/3 摄影测量中误差 m 摄可预先估算 39、控制点的一般测量方法 前方交会+三角高程方法 前方交会测量控制点的平面坐标三角高程测量控制点的高程 原理 方法 精度分析均自己看书复习 40、基线的确定方法1 、钢尺、皮尺2 、铟瓦尺3 、测
15、距仪4 、标准尺法。41、室内控制场建立的目的 1、用于摄影机检定 2、用于摄影测量理论的研究 3、用于实测目标形状或运动状态 42、室内控制场的布设原则 1、足够数量的三维控制点 2、控制点应分布均匀 在空间上有足够延伸3 、留有摄影空间43、活动控制系统 均匀分布有一定数量已知坐标的控制点的可携带框架 称为活动控制系统。 44、建立活动控制系统的目的 1、被测目标较小 数量较多且处在不同的位置2 、不宜采用常规测量方法在现场实施控制测量 3、用于长途运输后摄影机的检校。 45、活动控制系统的测量方法 1、普通工程测量方法 2、三维坐标量测仪测量 3、摄影测量方法 46、近景摄影测量的三种处
16、理方式 1 模拟法近景摄影测量 2 解析法近景摄影测量 3 数字近景摄影测量 47、解析法近景摄影测量按处理方法的原理又可分为a. 基于共线条件方程的解析处理方法(最重要、应用最广泛)b.基于共面条件方程的解析处理方法 c.基于直接线性变换的解析处理方法 d.基于其它原理的解析处理方法(基于角锥体原理的空间后交前交、平行线相对控制的空间后交)48、基于共线条件方程的解析处理方法 1 空间后方交会解法 单片空间后方交会解法、多片空间后方交会 2 多片空间前方交会解法 3 空间后方交会-前方交会解法 4 光线束解法50、近景摄影测量的多片空间前方交会解法定义 根据已知内、外方位元素的两张或两张以上
17、的像片 将待定点的像点坐标视作观测值 按共线条件方程逐点解算待定点物方空间坐标的过程。 52、近景摄影测量的多片空间前方交会解法影响精度的因素 1、网的几何构形 包括像片张数、布局、交会角2 、像点坐标的质量3 、各像片外方位元素的测定精度4 、摄影机内方位元素的检定水平。 53、近景摄影测量的单像空间后方交会解法定义根据一张像片覆盖的一定数量控制点的物方空间坐标及其像点坐标 按共线条件方程解算该像片的内外方位元素以及其它附加参数的过程。 55、近景摄影测量的单像空间后方交会解法影响精度的因素 1、控制点的数量、分布及精度 2、像点坐标的量测精度 3、控制点对应像点在像片上的分布 56、多片后
18、方交会条件 相机内方位元素与畸变系数不变。即 摄影时不进行相机调焦操作在不同的位置对物方控制点摄影。 57、近景摄影测量的光线束解法定义 把控制点的像点坐标、待定点的像点坐标以至其它内外业量测数据的一部分或全部均视作观测值 按共线条件方程整体地同时地解算它们的最或是值和待定点的物方空间坐标的解算方法。 58、光线束法与空间后方交会-空间前方交会解法的区别 1 空间后方交会-空间前方交会解法分步解求光线束法为整体解算 2 空间后方交会-空间前方交会解法中待定点的像点坐标对外方位元素的确定不起作用光线束法中待定点的像点坐标对外方位元素的确定有很大影响。59、几种典型的光线束解法 1、控制点坐标视作
19、真值且实地不测外方位元素的光线束解法(待求解)a) 适用条件 在被测目标上或周围可以布设稳固的控制点 分布合理 控制点精度好 使用量测摄影机 同一调焦距 或使用检校过的非量测相机 同一调焦距 不具备实地准确量测或记录外方位元素的条件 2、无控制点且外方位元素视作观测值的光线束解法 a) 适用条件 在被测目标上或周围无法或不易布设控制点 使用量测摄影机同一调焦距 或使用检校过的非量测相机 同一调焦距 实地可量测外方位元素 但精度不高 将其认做观测值3 、控制点物方坐标及外方位元素均视作观测值的光线束解法 a)适用条件 在被测目标上或周围布设有控制点 但看作观测值 使用量测摄影机 同一调焦距 或使
20、用检校过的非量测相机 同一调焦距 实地可量测外方位元素 但精度不高4 、含相对控制的光线束解法含相对控制的光线束解法中 相对控制的使用可采用两种方式处理 相对控制看作观测值 此时应列误差方程式与其它误差方程式一并解算 相对控制看作真值此时所列方程式为制约条件 加强所构建模型的强度60、直接线性变换解法的特点 1、不归心、不定向；2、不需要方位元素的起始值；3、物方空间需布置一组控制点；4 、特别适合于处理非量测相机所摄影像；5、本质是一种空间后交前交解法。61、近景摄影机检校：检查和校正摄影机内方位元素和光学畸变系数的过程62、检校内容：1、摄影机主点位置(x0,y0)和主距 f 的测定；2、
21、光学畸变系数的测定；3、调焦后主距变化的测定；4、调焦后畸变差变化的测定；5、摄影机框标坐标系的测定；7、立体摄影测量系统的检校；8、摄影机同步精度的测定；6、摄影机偏心常数的测定；63、主距： 物镜系统摄影中心到影像平面间的垂直距离，称为主距;64、主点： 物镜系统摄影中心向影像平面间作垂线，垂足称为主点;65、自准直主点:物镜系统与垂直此光轴的理想像平面的交点。66、光学畸变差：径向畸变差、偏心畸变差（包括非对称径向畸变差、切向畸变差）67、径向畸变使构像点沿向径方向偏离其准确理想位置。根据系数的正负，又可分为桶形畸变和枕形畸变两类。68、检校方法：光学实验室检校法（准直管）试验场检校法（控制场）在任检校法 自检校法 恒星检校法69、实验场检校的主要算法：单像空间后方交会 多片空间后方交会 直接线性变换解法 自检校光束法平差79、在任检校法：在完成摄影测量任务的同时，实施检校。也就是在解求待定点物方坐标的同时，完成内外方位元素和畸变系数的解算。80、自检校法：无需物方控制点的检校方法。计算机视觉界经常采用81、恒星检校法：对恒星摄影，实施摄影机的检校。利用恒星的天球坐标作为参考坐标，量测恒星的影像坐标，根据恒星成像的大小和亮度选择恒星用于解算相机参数。
