人造立体视觉
立体观察与立体量测
直接对像对进行目视观察时，立体观察条件中，最 难满足的是？ 分像
①立体镜观察法 ②叠影影像的立体观察 ③双面镜观测光路的立体观察
立体观察与立体量测
桥式立体镜 在一个桥架上安装两个相同 的简单透镜 透镜光轴平行，间距约为眼 基距，高度等于透镜焦距
立体观察与立体量测
《数字摄影测量》
第四章 双像立体测图基础 与立体测图
湖南科技大学
建筑学院 测绘工程系
问题的引出
S
f a
o
ZT YT
X
M
一般情况，利用单 幅影像不能确定物 方点的空间位置， 只能确定物方点所 在的空间方向
A
Z Y
XT
问题的引出
zy
S
x
y
a
o
x
ZT YT
MaBiblioteka AAXTz y
S
x
y
o x
要获取物方点 的空间位置， 一般须利用两 幅相互重叠的
a2 y c2 y
a3 f c3 f
Y
Ys
(Z
Zs)
b1x
b2 y
b3
f
c1x c2 y c3 f
立体像对的基本概念
同名像点寻找问题？ 人工方法：人工立体观测（如何提高效率） 自动方法：数字影像匹配－数字摄影测量核心问题
双像立体测图概述
zy
X
Xs
(Z
Zs)
a1x a2 y c1x c2 y
清晰视角： 左右 1.50
人眼视轴活动范围： 左右 ±450 上下 +300 ，-500
利用单眼观察去决定 物体的远近是比较困 难的。
双眼观察的天然立体视觉
交会作用 空间影像的形成 能够估计景深
双眼观察的天然立体视觉
双眼观察的天然立体视觉
人用双眼观察景物可判断其 远近，得到景物的立体效应， 这种现象称为人眼的天然立 体视觉
Ys (Z Zs) b1x b2 y
y a3 y c3 b3 f
f f
c1x c2 y c3 f
双像立体测图概述
1.恢复像对内方位元素：内定向 x0 , y0 , f
利用平面相似变换， 将像片架坐标变换为 以像主点为原点的像 平面坐标
双像立体测图概述
内定向：平面相似变换
x0 , y0 , f
双像立体测图概述
2.恢复像对外方位元素，重建立体模型 X s ,Ys , Z s
, ,
途径一：后方交会 + 前方交会
后方交会：利用至少3个地面 平高控制点，求解每幅像片
S
外方位元素，建立像对立体
c
模型
前方交会：利用立体模型， 根据同名光线对对相交原则，
Z
解算地面点三维坐标
Y
b a
A
C B
X
双像立体测图概述
a3 f c3 f
S
Y
Ys
(Z
Zs)
b1x
b2
y
b3
f
c1x c2 y c3 f
x
y oax
恢复摄影时摄影基线、
同名光线、同名像点
ZT YT
A
与地面点之间的几何
关系，实现摄影过程 OT
XT
的几何反转
双像立体测图概述
定义: 根据摄影过程的 几何反转原理，恢复 了立体像对的内方位 和相对方位后，所有 同名光线对对相交。 由无数同名光线相交 交点构成的与实地相 似的几何表面。
B
S1 B S’2
S2
D
C
A
B
1 B M B
双像立体测图概述
几何模型与实际地表之间关系? 相似关系：比例尺/大小、空间方位不确定
双像立体测图概述
像对
双 像 立 体 测 图
地面点
量测坐标 像平面坐标 地面辅助坐标 大地坐标
恢复内方位元素
恢复外方位元素
X
Y
Xs (Z Zs) a1x a2 c1x c2
立体观察与立体量测
通过双筒望 远镜观察每 个望远镜面 有一固定的 测标 像片可以在两个相互垂直方向共同移动，也可一张相片相对另 一张相片移动 可以分别对左右像片进行调焦、亮度调节及必要旋转，观测系 统放大倍率可调节
立体观察与立体量测
S1
e1
e2
S2
立体量测 几何模型
立体观察 视模型
立体观察与立体量测
2.恢复像对外方位元素，重建立体模型 X s ,Ys , Z s
, ,
途径二：相对定向 + 绝对定向
(Z
Zs)
a1x a2 y c1x c2 y
a3 f c3 f
Y
Ys
(Z
Zs)
b1x
b2
y
b3
f
c1x c2 y c3 f
zy
S
x
y
oax
同名光线对对相交
ZT
A
YT
核心问题： 寻找同名像点
OT
XT
立体像对的基本概念
a(x1 , y1)
a’ (x’2 , y’2)
X
Xs
(Z
Zs)
a1x c1x
影像构成立体
相对，她是立
体摄影测量的
基本单位
§4-1 人眼的立体视觉原理与立体量测
➢ 双眼观察的天然立体视觉 ➢ 人造立体视觉 ➢ 立体观察与立体量测
双眼观察的天然立体视觉
角膜
瞳孔
虹膜
人
虹 膜
眼
水晶体 韧
的
带 轴视
基
玻璃体
本
视网膜
构
盲斑
脉络膜
造
视神
网膜 窝
巩 膜
经
双眼观察的天然立体视觉
人眼视角： 左右 1600 上下 1200
o1 a1
oa22
S1
S2
A
立体像对的基本概念
立体像对的基本概念
同名光线(AS1,AS2) P1
同名像点(a1,a2)
J1
摄影基线(S1S2)
a1o1 n1 S1
B
o2 n2 a2
S2
P2 J2
核面（垂核面、主核面）
WA
核线（垂核线、主核线）
核点（核点是谁的合点？）
A
立体像对的基本概念
X
Xs
生理视差是产生天然立 体感觉的基本原因
双眼观察的天然立体视觉
双眼观察的天然立体视觉
双眼观察的天然立体视觉
人造立体视觉
人 造 立 体 视 觉 的 产 生
人造立体视觉
①两张像片必须是从不同摄 影站摄取的。 ②两眼各看一张像片，即必 须分像。 ③必须使同名像点的连线与 眼基线平行，以保证两视线 在同一个视平面内。 ④比例尺基本一致（比例尺 的差异小于比例尺的15%）
量测的内容：像点坐标量测、左右视差量测、左右视差较 量测、上下视差量测。借助于有测量标志的量测工具或仪器进行。
测标
测标的作用 测标的种类
§4-2 立体像对与双像立体测图
➢ 立体像对的基本概念 ➢ 双像立体测图概述
立体像对的基本概念
航向重叠60％
立体像对的基本概念
由不同摄站获取的，具有一定影像 重叠的两张像片。
互补色法 在投影器中插入互补色滤光片 （品红色、蓝绿色） 观测者双眼分别带上同色镜片
立体观察与立体量测
光闸法 在两投影光路中各安装一光闸 （一个打开、一个关闭） 观测者双眼分别带上与投影器 光闸同步的光闸眼镜
立体观察与立体量测
偏振光法 在两投影光路中安装两块偏振 平面互成90°的起偏镜 观测者带上一副检偏镜，镜片 与起偏镜相同，左右偏振平面 互相垂直