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1、摄影测量学第三章,双像立体测图,主要内容： 1、人眼的立体视觉和立体观测 2、立体像对相对定向与核线几何 3、立体像对空间前方交会 4、单元模型的绝对定向 5、立体影像对光束法严密解,在摄影测量中，利用单幅影像是不能确定物体上的空间位置的，在单张像片的内、外方位元素已知的条件下，它也只能确定被摄物体点的摄影方向线。 要确定被摄物体点的空间位置，必须利用具有一定重叠的两张像片，构成立体模型来确定被摄物体的空间位置。按照立体像对与被摄物体的几何关系，以数学计算方式来解求物体的三维坐标，称为双像解析摄影测量。,3.1 人眼的立体视觉和立体观测,1、人眼的立体视觉 2、人眼的分辨能力与观察能力 3、人
2、造立体视觉 4、观察人造立体的条件 5、立体效应的转换 6、像对的立体观察,人眼的结构,视神经,视轴,巩膜,脉络膜,盲斑,网膜窝,韧带,水晶体,彩帘,角膜,一、人眼的立体视觉,人眼是一个天然的光学系统，水晶体如同摄影机物镜，能自动改变焦距，使观察不同远近物体时，视网膜上都能得到清晰的物像。瞳孔好像光圈，视网膜好像底片，能接收物体的影像信息。,人眼的立体视觉 人眼单眼观察时，不能直接获取空间感视觉，而只能凭简介因素来判断景物的远近。只有用双眼观察时，才能感觉出景物有远近凸凹的视觉，称为立体视觉。 摄影测量中，正是根据这一原理，对同一地区，在两个不同摄站拍摄两张像片，构成一个立体像对，进行立体观察
3、与量测。,为什么双眼能观察景物的远近？ 当双眼凝视物点A时，两眼的视轴本能地交于该点。,此时的交向角为。当观察附近的B点时，交向角为+d。 由于B点的交向角大于A点，所以A点较B点远。 人眼怎么观察出这两个交向角的差异呢？,A点在两眼中的构像为a和a，B的构像为b和b。由于交向角的存在，ab和 ab不相等，其差值=ab- ab称为生理视差。,生理视差通过神经传到大脑，通过大脑综合，作出景物远近的判断。因此，生理视差是判断景物远近的根源。,A点在两眼中，通过水晶体中心O1、O2得到构像a、a；B点得到构像b、b。若在各自视网膜中设一平面坐标系，A点的左右坐标差为pA=Xa-Xa。B点的左右坐标差
4、为pB=Xb-Xb。pA与pB称为点的左右视差。p= pA - pB ，称为左右视差较。,二、人眼的分辨能力与观察能力,人眼的分辨力是由视神经细胞决定的。若两物点的影像落在同一视神经细胞内，人眼就分辨不出这是两个像点。视神经细胞的直径约为0.0035mm，相当于水晶体的张角约45。所以单个人眼观察两点间的分辨力为45，如果单眼观察的是两平行线，由于它是落在多个神经细胞上，则观察分辨力可以提高，约为20。,双眼视力： 第一类双眼视力为30； 第二类双眼视力为1015,人眼的观察能力,眼基线br为一常数：,要分辨差异则min30：,要提高分辨距离远近的能力，一个是扩大基线br，另一个是利用放大倍率
5、为v的光学系统进行观察，则分辨力可提高v倍。,如果在双眼前分别放置感光材料P和P，则景物分别记录在感光材料上。当移开实物AB后，仍进行双眼观察，仍能看到与实物一样的空间景物A和B。这就是人造立体视觉效应。,三、人造立体视觉,自然界中，当双眼观察远近不同的A、B两点时，由于交向角的差异，在人眼中产生了生理视差，产生立体视觉，能分辨物体远近。,按照立体视觉原理，在一条基线的两端用摄影机获取同一地物的一个立体像对，观察中就能重现物体的空间景观，测绘物体的三维坐标。这是摄影测量进行三维坐标量测的理论基础。 根据这一原理，规定在摄影测量中，像片的航向重叠要求达到60以上，是为了获取同一景物在两张航片上都
6、有影像，以构成立体像对进行立体量测。,人造立体视觉必须符合自然界立体观察的四个条件： 由两个不同摄站摄取同一景物的一个立体像对； 一只眼睛只能观察像对中的一张像片。这一条件称为分像条件； 两像片同名点的连线与眼基线近似平行； 像片间的距离与双眼间的交向角相适应。,四、观察人造立体的条件,以上四个条件中，第一条在摄影中应得到满足。 第三、四条是人眼观察中生理方面的要求，在第三条中，如果左右影像上下错开太大，则形不成立体，不满足第四条则形不成交会角，这两条可通过放置像片位置来达到要求。 而第二条在观察时要强迫两眼分别只看一张像片，这与观察自然景物时人眼的交会本能相违背，其次人造立体观察的是像平面，
7、凝视条件不便，而交会的是视模型，随模型的远近而不同，这也破坏了人眼观察时的调焦与交会相统一的凝视本能。 因此要经过训练才能裸眼立体观察，即使如此，眼睛容易疲劳，需要借助立体观察仪器来执行。,五、立体效应的转换,人造立体观察，不仅可以提高立体量测的精度，而且可以测求物体的空间位置，在满足上述观察条件的基础上，两张像片有三种不同放置方式，因而产生了三种立体效应：正立体、反立体、零立体。,六、像对的立体观察,用立体镜观察立体 重叠影式观察立体 互补色法 光闸法 偏振光法 液晶闪闭法,立体观察设备的作用： 减缓疲劳 增强人眼视力 增大人眼基线 放大倍数K=nV,立体镜法,超高感： 在像对立体观察中所看
8、到的立体模型是视觉模型，观察者往往会感到立体模型的起伏程度与实地不一致。这种现象是由于立体模型的水平比例尺和垂直比例尺不一致造成的。当立体模型的垂直比例尺大于水平比例尺时，立体模型比实际地形显得陡峭，这种现象称为立体观察时的超高感。 产生超高感的原因是立体观察仪的主距大于摄影机的主距。,S1,S2,b1,b2,b1,b2,d1,d2,f,互补色法,如图在暗室中，用两投影器分别对左右片进行投影。在左投影器插入红色滤光片，右投影器中插入绿色滤光片。 观察者带上左红右绿的眼镜就可以达到分像的目的，从而观察到立体。,混合在一起成为白色光的两种色光称为互补色光。品红和蓝绿是两种常见的互补色。,光闸法 在
9、投影的光线中安装光闸，两个光闸一个打开一个关闭相互交替。人眼带上与光闸同步的光闸眼镜，这样就能一只眼睛只看一张影像了。 由于影像在人眼中能保持0.15秒的视觉停留，只要同一只眼睛的再次打开的时间间隔小于0.15秒，眼睛中的影像就不会消失。这样虽然这只眼睛没有看到影像，但大脑中仍有影像停留，仍能观察到立体。,偏振光法 光线经过偏振器分解出来偏振光只在偏振平面上传播，设此时的光强为I1，当通过第二个偏振器后光强为I2，如果两个偏振器的夹角为，则I2=I1cos。 利用这一特性，在两张影像的投影光路中分别放置偏振平面相互垂直的偏振器，得到波动方向相互垂直的两组偏振光影像。观察者带上与偏振器相互垂直的偏振眼镜，这样就能达到分像的目的，从而可以观察到立体。,液晶闪闭法 它由红外发生器和液晶眼镜组成。使用时红外发生器一端与显卡相连，图像显示软件按照一定的频率交替显示左右影像，红外发生器同步发射红外线，控制液晶眼镜的左右镜片交替地闪闭，达到分像的目的，从而观察到立体。,立体观察设备,XP1型判读仪,屏幕光学立体镜,立体观察设备,用液晶眼镜实现立体观察,偏振光立体观察,像对立体量测,测标：一对光点 移动测标 固定测标,