近景摄影测量的其它解析处理方法

,*,近景摄影测量,二 一 一 年 四,月,1,第八章 近景摄影测量的其,它解析处理方法,2,8.1,概述,近景摄影测量的其他解析处理方法,* 基于共面条件方程式的近景摄影测量解析处理方法,* 基于角锥体原理的空间后方交会,-,前方交会解法（,1,，,2,）,*,基于被测目标平行线垂直线组的摄影机检校方法,* 伪视差法,* 近景摄影测量的空间相似变换,3,以共线条件方程为基础的空间后方交会求解像片的外方位元素，存在一些问题：,（,1,）当各控制点在像片上的构像范围较小时，外方位角元素的解就不稳定，尤其在地面近景摄影测量中，这种现象格外明显；,（,2,）需要同时解算,6,个外方位元素，而解算过程又是按迭代方式进行，初始值的不佳会引起未知数间较强的相关性，导致不正确的解算结果。,4,8.1,基于角锥体原理的,空间后方交会,-,前方交会解法,一、定义,近景摄影测量中，基于“以摄影中心为顶点的两根构像光线的像方角应与其物方角相等”原理的空间后方,-,前方交会解析处理方法，称之为角锥体原理的空间后方交会,-,前方交会。,有时也称余弦法或矢量法。,5,以摄影中心为顶点的两根构像光线的像方角与其物方角相等,基于角锥体原理的方法将六个外方位元素分成毫不相关的两组进行解算，其中线元素按迭代法解算，角元素则按直接法解求。,D,Z,Y,X,C,B,A,a,b,c,S,6,二、解算方法一,步骤：,1.,摄影中心坐标确定（线元素确定）,2.,每张像片旋转矩阵确定（角元素确定）,3.,待定点空间坐标确定,7,1.,摄影中心坐标确定,根据角锥体原理，有,根据像点在像空间直角坐标系中的坐标，可得,根据物点在物空间坐标系中的坐标，可得,8,为了解算摄影中心坐标，至少需要知道三个控制点；在有多余观测的情况下，将 作为观测值，列出误差方程式，利用平差解算。,9,2.,每张像片旋转矩阵确定,根据共线方程，有,写成矩阵形式,10,3.,待定点物方空间坐标的确定,确定每一张像片的内、外方位元素后，即可按双像空间前方交会或多像空间前方交会求解出待定点的空间坐标。,11,三、解算方法二,步骤：,计算摄影中心与已知控制点间的距离,2.,外方位线元素解算,3.,外方位角元素解算,4.,待定点物方空间坐标解算,12,i,h,G,H,g,S,C,1.,计算摄影中心与已知控制点间的距离,13,i,h,G,H,g,S,I,1.,计算摄影中心与已知控制点间的距离,14,i,h,G,H,g,S,I,1.,计算摄影中心与已知控制点间的距离,15,1.,计算摄影中心与已知控制点间的距离,16,2.,外方位线元素计算,i,h,G,H,g,S,I,17,2.,外方位线元素计算,i,h,G,H,g,S,I,18,2.,外方位线元素计算,i,h,G,H,g,S,I,19,3.,外方位角元素计算,其中，,为所测点的比例尺分母，随点的不同而不同，,如对于,A,点，,i,h,G,H,g,S,I,20,假定,a,i,b,i,c,i,为独立参数，针对三个已知控制点，有,同理解算,b,i,c,i,。解算完后必须对组成的旋转矩阵进行,正交性验证。,(,如何验证？）,21,4.,待定点物方空间坐标的确定,确定每一张像片的内、外方位元素后，即可按双像空间前方交会或多像空间前方交会求解出待定点的空间坐标。,22,8.2,基于平行线相对控制的空间后方交会解法,被测目标有三组平行线，直线,1-2,、,3-4,平行于,X,轴，直线,5-6,、,7-8,、,13-14,平行于,Z,轴，直线,9-10,、,11-12,平行于,Y,轴。,23,一、外方位元素的解算,共线条件方程式,24,直线,12,平行于,X,轴：其上任意点的,Y,坐标相等，,Z,坐标相等，即,所以对,1,、,2,两点有如下关系,经整理后，得,25,旋转矩阵,R,是正交矩阵，每个元素等于其代数余子式,代入上式，得,（,1,）,26,同理，由直线,34,上两点可得,（,2,）,将（,1,）（,2,）两式变形，得,（,3,）,两式相除，消去,a,2,有,27,整理，可得到,a,3,与,a,1,的关系式,（,4,）,由式（,1,）、（,2,）还可得如下关系式：,（,5,）,28,由正交旋转矩阵的特性,可得到,（,6,）,将式（,6,）代入,（,4,）、（,5,）有,（,7,）,内方位元素,29,（,6,）,将式（,6,）代入,（,4,）、（,5,）有,（,7,）,内方位元素,（,4,）,（,5,）,30,由与,Y,轴平行的直线,9-10,、,11-12,，可推得,（,8,）,31,由与,Z,轴平行的直线,5-6,、,7-8,，可推得,（,9,）,32,当计算出内方位元素后，即得计算外方位角元素,（,9,）,33,二、内方位元素的解算,由正交旋转矩阵的特性,（,7,） （,8,） （,9,）,34,将（,7,）（,8,）（,9,）中各方向余弦代入，得,35,u,作为独立未知数，有近似性,注意：上述计算式中的像点坐标应为改正了畸变差的像点坐标。,36,三、像点坐标畸变差的改正,其中：,在解算内、外方位元素之前，应先改正物镜畸变差,37,畸变差改正数可以表达为：,对称性畸变差影响,非对称性畸变差影响,38,畸变差的改正可以下两种方式处理,1,）按三点共线条件处理,点,1,、,15,、,2,为一直线上三点，其影像在消除畸变差后，三个,像点的构像也应为一直线。则三点所围面积为零。,将此行列式展开，可形成附有未知数的条件方程式。对每一条直线都可列出这样的一个方程。,39,2,）物方平行线在相片的构像交于合点,由平面解析几何，有三条平行线：,5-6,、,7-8,、,13-14,，交于一点，则系数的行列式为零。,40,2,）物方平行线在相片的构像交于灭点,由平面解析几何，有三条平行线：,5-6,、,7-8,、,13-14,，交于一点，则系数的行列式为零。,直线,56,的方程式为：,41,2,）物方平行线在相片的构像交于灭点,由平面解析几何，有三条平行线：,5-6,、,7-8,、,13-14,，交于一点，则系数的行列式为零。,直线,56,的方程式为：,同样写出直线,7-8,、,13-14,的方程式,42,2,）物方平行线在相片的构像交于灭点,由平面解析几何，有三条平行线：,5-6,、,7-8,、,13-14,，交于一点，则系数的行列式为零。,将此行列式展开，可形成附有未知数（ 畸变系数）的条件方程，对每一组平行线都可列出一附有未知数的条件方程式。,43,式中，各坐标值应看做是观测值、改正数以及畸变差改正数之和。,44,8.3,基于共面条件方程式的近景摄影测量解析处理方法,立体像对摄影基线及同名光线应位于同一平面,A,S,1,S,2,a,1,a,2,45,以左像空间坐标系为基础，右像片相对于左像片的相对方位元素,X,1,x,1,Y,1,Z,1,S,1,y,1,Y,2,Z,2,S,2,y,2,X,2,x,2,B,B,z,B,x,B,y,连续法相对定向元素：,B,y,，,B,z,，,连续法相对定向元素,46,单独法相对定向元素,2,单独法相对定向元素：,1,，,1,，,2,，,2,，,2,1,X,1,x,1,Y,1,Z,1,S,1,y,1,Y,2,Z,2,S,2,y,2,X,2,x,2,B,在以左摄影中心为原点、左主核面为,XZ,平面、摄影基线为,X,轴的右手空间直角坐标系中，左右像片的相对方位元素,2,2,1,47,解析相对定向原理,同名光线对对相交,于核面内,X,Y,Z,a,1,(,x,1,y,1,),x,1,y,1,z,1,S,1,A,(,X,Y,Z,),a,2,(,x,2,y,2,),z,2,y,2,x,2,S,2,48,1、连续法解析相对定向原理,B,y,X,1,x,1,Y,1,Z,1,S,1,y,1,Y,2,Z,2,S,2,y,2,X,2,x,2,B,B,z,B,x,A,a,1,(,X,1 ,Y,1 ,Z,1,),a,2,(,X,2 ,Y,2 ,Z,2,),49,连续法解析相对定向原理,B,s,1,s,2,B,z,B,y,B,x,50,连续法解析相对定向原理,51,偏导数 1,52,偏导数 2,53,偏导数 2-1,54,偏导数 2-1,55,线性化方程,等式两边同时除以,56,系数约简,57,常数项约简,58,连续法相对定向中常数项的几何意义,X,1,Y,1,Z,1,X,2,Y,2,Z,2,A,a,1,s,1,Y,1,X,1,Z,1,a,2,s,2,N,1,Y,1,N,2,Y,2,Q,为定向点上模型上下视差,当一个立体像对完成相对定向，,Q,0,当一个立体像对未完成相对定向，即同名光线不相交，,Q,0,59,误差方程及法方程的建立,量测 5 个以上的同名点可以按最小二乘平差法求相对定向元素,o,1,o,2,1,3,5,2,4,6,60,2、单独法解析相对定向原理,X,1,x,1,Y,1,Z,1,S,1,y,1,Y,2,Z,2,S,2,y,2,X,2,x,2,B,A,a,1,(,X,1 ,Y,1 ,Z,1,),a,2,(,X,2 ,Y,2 ,Z,2,),61,单独法解析相对定向原理,62,偏导数 3-1,63,偏导数 3-2,64,线性化方程,等式两边同时乘以,并视,65,常数项约简,66,单独法相对定向中常数项的几何意义,q,为相当于像空间辅助坐标系中一对理想像对上同名像点的上下视差,当一个立体像对完成相对定向，,q,0,当一个立体像对未完成相对定向，即同名光线不相交，,q,0,X,1,x,1,Y,1,Z,1,S,1,y,1,Y,2,Z,2,S,2,y,2,X,2,x,2,B,a,1,a,2,(,x,t2,y,t2,),(,x,t1,y,t1,),67,误差方程及法方程的建立,量测 5 个以上的同名点可以按最小二乘平差法求相对定向元素,o,1,o,2,1,3,5,2,4,6,68,获取已知数据,x,0, y,0, f,确定相对定向元素的初值,0,由相对定向元素计算像空间辅助坐标,X,1, Y,1, Z,1,X,2, Y,2, Z,2,计算误差方程式的系数和常数项,解法方程，求相对定向元素改正数,计算相对定向元素的新值,判断迭代是否收敛,相对定向元素计算,69,谢谢大家,！,70,