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上传时间: 2024-09-15 20:59:51
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第二章 摄像测量学基本原理和算法
2.1 摄像测量常用成像模型
摄像测量是通过对摄像成像系统拍摄的图像进行分析计算,测量出被测物体在三维
空间中的几何参数和运动参数的一种测量手段。拍摄的图像是空间物体通过成像系统在
像平面上的反映,即三维空间物体在像平面上的投影。数字图像每个像素的灰度反映了
空间物体表面对应点的光强度,而该点的图像位置对应于空间物体表面的几何位置。实
际物体位置与其在图像上的位置的相互对应关系,由成像系统的几何投影模型或称成像
模型所决定,如图 2.1。成像模型是摄像测量学的 重要基础之一。各种摄像测量任务中,
都是基于成像映射关系,确定各种几何与运动参数。
图 2.1 实物到图像通过成像模型的映射关系
摄像成像过程是从三维空间向二维空间(图像)的映射。这种从高维空间向较低维
空间的映射关系就是投影。下面简要介绍几种在摄像测量中常用的投影和成像模型。
2.1.1 常用投影模型
投影时,用一组假想的直线(光线)将物体向几何表面上进行投射。该几何表面称
为投影平面,这组假想直线称为投影线(或投射线),投影平面上得到的图像也称为投影。
在摄像测量学中,按投射方式的不同,常用的投影模型主要有以下三种。
1) 中心投影
投射线会聚于一点的投影称为中心投影。如图 2.1.1(a)所示,投射线的会聚点 S 称为
投影中心,P 平面为投影面,SaA,SbB 等为投射线。A、B、C、D 为物点,a、b、c、d
称为投影点。摄像机、照相机等成像设备的成像规律近似满足中心投影。
2) 平行投影
投射线相互平行的投影称为平行投影。如图 2.1.1(b)所示,平行投影可以认为是投影
中心在无穷远处的中心投影。在平行投影中,若投影线垂直于投影平面,称这种投影为
正投影或正射投影。地形图就属于正射投影。
3) 双心投影
实体
成像
模型
图像