6.1. 摄影测量的基本概念在线视频

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大家好！在本大纲中，我们将讨论如何将照片转换为成品– 数字地形图 ，正射影像，三维模型。

有门特殊的科学致力于处理图像转换和从中构建三维模型的理论和实践方法----摄影测量。

因此，摄影测量学是一门科学学科，

研究和开发用于通过测量图像来确定对象的形状，大小和空间位置的方法。

在本节中，我们将主要讨论现代版----数字摄影测量。

不过我们也会接触经典版本，还会介绍理论基础，

比较不同的软件产品，并了解不同输出材料的用途。

我建议您注意由圣彼得堡大学录制的课程“无人机的航拍的摄影测量数据处理”，

该课程是我们综合考虑摄影测量处理的课程。

另外，在本课程的帮助下，

您将能够掌握航拍的摄影测量数据处理的实用技能。

本节将向您介绍主要摘录和重点内容

为了从其图像建立任何对象的模型，

有必要了解照片中该对象及其图像之间的依赖性。

目标地形位于其坐标系中----通常是空间直角座标系。

其计划坐标是在特定的制图投影中定义的。

摄影测量中使用的第二个系统是空间摄影坐标系。

系统的起点与拍摄点对齐，即与投影的中心对齐，

并且可以任意定向轴，但要形成正确的系统。

照片本身中的点坐标是在平面直角坐标系中确定的。

它的轴是相互垂直的直线，它们连接图像相对侧的中点。

应当注意，大多数摄影测量相关性是相对于图像的主要点得出的----

这是相机的主光束与图像的平面的交点。

为了建立解析关系，我们需要输入数量，

该数量将确定图像相对于特定坐标系的位置。

这些值称为“方位要素”。

区分内方位要素和外方位要素。

内方位要素设置拍摄点和图像本身的相对位置。

这些包括图像主要点的坐标x0和y0，以及相机镜头的焦距。

在拍摄时外方位元素需设置投射光线的位置。

外方位元素包括光点的坐标（xs，ys，zs），

确定相机主光束位置在摄影时的两个角度（α，ω）以及图像k的旋转角度。

使用照相机的摄影测量校准确定照相机内部方向的元素。

为此，捕获特殊图像并确定相机镜头的所有变形，例如变形。

请注意，在几乎所有摄影测量程序中，相机都会自动校准。

值得注意的是，从单个图像中我们只能确定两个平面坐标。

不过，所有航拍都是以一次为几张图片拍摄地形点的方式进行的。

我们之前谈过这一点。

考虑到较大的纵向和横向重叠，

地形中的一个点甚至可能会出现在9个或更多不同的图像中。

我们将转换话题到摄影测量学的第二个重要组成部分----图像对理论或立体对理论。

首先，请分析立体图像对的视差点的概念。

该图示出了两个图像，在其上显示了地形点a，

在左图像中用坐标a 1-坐标x 1和y 1表示了点，

在右图像中用坐标a 2点x 2，y 2的点a 2表示了。

如您所见，这些点的坐标不相等。

也就是说，在图片中存在相同点的偏移。

这些偏移称为视差。

区分纵向视差（这是平行于横轴点的位移）

和横向视差（平行于纵轴的位移）。

从图中可以看出，纵向视差等于横坐标之差，

横向视差等于点纵坐标之差。

我们将探讨理想立体对的图像中的视差属性。

理想的立体对是从相同的拍摄高度拍摄的水平照片，

并且其横坐标轴平行于摄影基线。

我们将用0数值表示立体对与相上角标。

从投影片上的图中可以看出，

对于理想的立体对，横向视差等于零。

找到一个完美的立体对的纵向视差值。

在此图中，在xz平面中描绘了两个图像，

并且在它们之上还显示了地形点a。

从点S 2汲取平行于光线S₁a的光线。

如此在右边图片的平面上，我们得到了点a1’。

a2a1’段是纵向视差。

考虑两个三角形：S2-a-S1和a2-a1’-S 2。

这些三角形是相似的，并且从相似性可以写出比率1。

从中可以表达视差并获得公式2。

从该公式可以看出，纵向视差的值是：第一，始终为正。

第二，不同点的纵向视差的变化是由高度的变化引起的。

即，纵向视差的长度是地形点的高度的函数。

在这里，我们可以使用纵向视差来确定多余的视差，从而确定地形点的高度。

这可以通过公式3来完成，公式3表示两点的视差之间的关系。

并且可以从表达式4获得系数k（视差系数）。

重要的是安排两个显示地形点的图像以同名的投射光线相交。

这意味着图片彼此相对。

此过程称为图像的相对定向。

排列图像，以使相同名称的光线相交，例如，使用图像外方位的元素。

在这种情况下，它们的相对位置将以外方位元素的差异为特征。

此外，我们可以使用相对方位要素将图片设置在彼此正确的位置。

为了使用它们，有必要将它们引入坐标系中，

如下所示：我们将坐标系的原点放置在左图像的拍摄点S₁点上，

横坐标轴与照相基础兼容，

这种情况下的Z轴应位于左图像的主参考平面中，

并且主基础平面是一个平面，其中包含摄影基线和左图的相机的主光束。

Y轴将在右侧补充我们的系�����。

然后，我们可以介绍相对方位要素。

它们包括：左图像的纵向倾斜角α′1，左图像的旋转角k′1，

右图像的纵向倾斜角α′2，右图像的相互横向倾斜角ω′2

以及右图像的旋转角k′2。

因此，存在着相对方位的五个要素。

在将图片彼此相对定位之后，我们可以继续计算地形的坐标。

我们非常简要地介绍了基本的摄影测量概念。

您可以在无人机的航拍摄影测量数据处理课程中找到更多详细信息。

您必须做出的主要结论是，

最少要拥有一张地形点的两张图片并了解这些图片的某些参数，

您才能获得该地形点的高精度三维坐标。

在下一课中，我们将讨论如何在现代数字摄影测量软件操作。