像平面直角坐标系.ppt

第三章　单张航摄像片解析 　　本章用数学分析的方法，研究被摄物体在像片上的成像规律、像片与地面、像点与对应物点之间的联系。像片解析是摄影测量的理论基础。 §１　中心投影的基本知识 一、投影、中心投影和正射投影 　投影－－用一组投影光线，将空间物体投影到一个几何面上，形成空间物体在该几何面上的构像，称为投影。 　　　投影的几何面通常是平面，称为投影平面，投影面上的构像也称投影。　 　中心投影－－投影光线汇聚于一点的投影称为中心投影。 　正射投影　投影光线相互平行的投影称为平行投影，投影光线垂直于投影平面的平行投影称为正射投影。 中心投影的三种方式 二、航摄像片是中心投影 三、中心投影的正片位置和负片位置 2.点的作图 步骤： 过A作VV的平行 线，交TT于T1； 连接S、T1与SA连 线相交于a，a即为 所求。 3.线的作图 过S作AB的平行线 交合线于i1； 延长AB交TT于T1； 连接T1、i1； 连接SA、SB与T1i1， 分别交于a、b，ab即 为所求。 §2摄影测量中常用的坐标系 　　建立各种坐标系的目的是为了在像点和对应物点间建立联系 2、像平面直角坐标系 （O-xy） 原点：像主点o x、y轴：分别平行于p-xy的坐标轴 二、像空间直角坐标系（ S-xyz ） 三、像空间辅助坐标系　Ｓ－ＸＹＺ 原点：投影中心S Z轴：垂直于地面， X与航线方向一致； Ｘ、Ｙ、Ｚ轴也常取 与航线第一片的像空 坐标系平行。 a点在Ｓ－ＸＹＺ中 的坐标为ＸＹＺ。 四、摄影测量坐标系　Ｏ１ －ＸｐＹｐＺｐ 　摄影测量坐标系是一物 方坐标系，ＸｐＹｐＺｐ常 与像空间辅助坐标系各轴 平行，原点可取像空间辅 助坐标系Ｚ轴与地面的交 点。 五、地面摄影测量坐标系 A--XtpYtpZtp 　　地面摄影测量坐标系是用于建立地面测量坐标系和摄影测量坐标系之间的一种过渡的坐标系。原点：测区地面某点Ａ，Ｚtp轴铅垂，Xtp轴大致平行航线方向。 六、地面测量坐标系 t--XtYtZt 　　地面测量坐标系即高斯投影坐标系，是国家统一的坐标系，是左手系。 一、像片(摄影机)的内方位元素 内方位元素：确定投影中心（物镜后节点）相对于 像平面位置关系的参数。 具体包括三个: 像主点O在框标坐标系中坐标（x 0 , y 0） 主距f 二、像片（摄影机）的外方位元素 外方位元素：确定摄影瞬间像片在空间坐标系中 位置和姿态的参数。 三个线元素 具体包括六个 三个角元素 1、三个线元素: 摄影瞬间投影中心S在空间坐标系中坐标(Xs，Ys，Zs) 2、三个角元素 摄影瞬间像片在空间坐标系中的姿态角（二个角度确定主光轴方位，另一个角度确定像片在像平面内的方位） 像片外方位元素(φωκ转角系统) 反算式为 二、像点的空间坐标变换 1.以ｙ为主轴的φωκ转角系统 　第一步　主光轴先绕Ｙ轴转φ，则旋转前后的坐标关系为 第二步　主光轴再绕Xφ轴转ω 角，则旋转前后的坐标关系为 第三步　像片再绕主光轴κ角，则旋转前后的坐标关系为 结合以上三式，有 或写成 2.以Z为主轴的Aακ系统 三、构成旋转矩阵的三种方式 1.旋转矩阵的性质 旋转矩阵R为正交矩阵，有 2.用三个角方位元素构成 三角函数的计算，速度慢 3.用三个独立的方向余弦为参数构成旋转矩阵 需计算开方，较慢。 4.用反对称矩阵构成正交矩阵 下式为反对称矩阵 由反对称矩阵可构成正交矩阵 展开后得 此法只进行四则运算，计算最快，是常用的方法。 §5 中心投影的构像方程(共线条件方程式) §5 中心投影的构像方程 §5 中心投影的构像方程 （ｂ）式代入（ｃ）式得 展开得 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　（1） 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　（2） 　　　　　　　　　　　　　　　　　　（3） （1）（2）两式分别除以（3）式得 §5 中心投影的构像方程 §5 中心投影的构像方程 上式中 （x,y）为像点ａ在像平面直角坐标系中的坐标； （ X,Y,Z）为ａ在像空间辅助坐标系中的坐标；