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摄影测量——单片空间后方交会

来源:萌宠菠菠乐园 时间:2025-07-16 21:03

题目

根据已知条件,摄影机主距f=153.24mm,x0=0.01mm,y0=-0.02mm, 像片比例尺为1:40000,像片上四个像点的框标坐标及其对应的地面坐标,通过单像空间后方交会方法,求解该像片的外方位元素。其中要求各角元素迭代计算至其改正值小于6秒。整个作业通过编程实现。
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原理

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算法流程

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代码实现

import numpy as np import math as ma x12138=0 f=153.24e-3 x0=0.01e-3 y0=-0.02e-3 m=40000 phi=kapa=omga=0.0 #角度为弧度制 x=[-86.15e-3,-53.4e-3,-14.78e-3,10.46e-3] y=[-68.99e-3,82.21e-3,-76.63e-3,64.43e-3] X=[36589.41,37631.08,39100.97,40426.54] Y=[25273.32,31324.51,24934.98,30319.81] Z=[2195.17,728.69,2386.50,757.31] R=[[ma.cos(phi)*ma.cos(kapa)-ma.sin(phi)*ma.sin(omga)*ma.sin(kapa), -ma.cos(phi)*ma.sin(kapa)-ma.sin(phi)*ma.sin(omga)*ma.cos(kapa), -ma.sin(phi)*ma.cos(omga)], [ma.cos(omga)*ma.sin(kapa), ma.cos(omga) * ma.cos(kapa), -ma.sin(omga)], [ ma.sin(phi)*ma.cos(kapa)+ma.cos(phi)*ma.sin(omga)*ma.sin(kapa), -ma.sin(phi)*ma.sin(kapa)+ma.cos(phi)*ma.sin(omga)*ma.cos(kapa), ma.cos(phi)*ma.cos(omga) ] ] ##求定Xs,Ys,Zs的初值 Xs0=Ys0=0.0 Zs0=0.4 for i in X: Xs0+=i Xs0=Xs0/len(X) for i in Y: Ys0+=i Ys0=Ys0/len(Y) for i in Z: Zs0+=i Zs0=Zs0/len(Z) Zs0=m*f+Zs0 A=np.zeros((8,6)) consts=180/ma.pi*3600 dxnp=np.ones((6,1))*7 dxs=np.matrix(dxnp) num=0 while(abs(dxs[3]*consts)>6 and abs(dxs[4]*consts)>6 and abs(dxs[5]*consts)>6 ): _x=np.zeros((4,1)) _y=np.zeros((4,1)) for i in range(0,4): _x[i]=-f*(R[0][0]*(X[i]-Xs0)+R[1][0]*(Y[i]-Ys0)+R[2][0]*(Z[i]-Zs0))/(R[0][2]*(X[i]-Xs0)+R[1][2]*(Y[i]-Ys0)+R[2][2]*(Z[i]-Zs0)) _y[i]=-f*(R[0][1] * (X[i] - Xs0) + R[1][1] * (Y[i] - Ys0) + R[2][1] * (Z[i] - Zs0))/ (R[0][2] * (X[i] - Xs0) + R[1][2] * (Y[i] - Ys0) + R[2][2] * (Z[i] - Zs0)) l=np.zeros((8,1)) for i in range(0,4): l[2*i]=x[i]-_x[i]-x0 l[2*i+1]=y[i]-_y[i]-y0 for i in range(0,8,2): Zh=R[0][2] * (X[int(i / 2)] - Xs0) + R[1][2] * (Y[int(i / 2)] - Ys0) + R[2][2] * (Z[int(i / 2)] - Zs0) A[i][0] = 1 / Zh * (R[0][0] * f + R[0][2] * _x[int(i / 2)]) A[i][1] = 1 / Zh * (R[1][0] * f + R[1][2] * _x[int(i / 2)]) A[i][2] = 1 / Zh * (R[2][0] * f + R[2][2] * _x[int(i / 2)]) A[i][3] = _y[int(i / 2)] * ma.sin(omga) - (_x[int(i / 2)] / f * (_x[int(i / 2)] * ma.cos(kapa) - _y[int(i / 2)] * ma.sin(kapa)) + f * ma.cos(kapa)) * ma.cos(omga) A[i][4] = -f * ma.sin(kapa) - _x[int(i / 2)] / f * (_x[int(i / 2)] * ma.sin(kapa) + _y[int(i / 2)] * ma.cos(kapa)) A[i][5] = _y[int(i / 2)] for i in range(1,8,2): Zh=R[0][2] * (X[int((i - 1) / 2)] - Xs0) + R[1][2] * (Y[int((i - 1) / 2)] - Ys0) + R[2][2] * (Z[int((i - 1) / 2)] - Zs0) A[i][0] = 1 / Zh * (R[0][1] * f + R[0][2] * _y[int((i - 1) / 2)]) A[i][1] = 1 / Zh * (R[1][1] * f + R[1][2] * _y[int((i - 1) / 2)]) A[i][2] = 1 / Zh * (R[2][1] * f + R[2][2] * _y[int((i - 1) / 2)]) A[i][3] = _x[int((i - 1) / 2)] * ma.sin(omga) - (_y[int((i - 1) / 2)] / f * (_x[int((i - 1) / 2)] * ma.cos(kapa) - _y[int((i - 1) / 2)] * ma.sin(kapa)) - f * ma.sin(kapa)) * ma.cos(omga) A[i][4] = -f * ma.cos(kapa) - _y[int((i - 1) / 2)] / f * (_x[int((i - 1) / 2)] * ma.sin(kapa) + _y[int((i - 1) / 2)] * ma.cos(kapa)) A[i][5] = -_x[int((i - 1) / 2)] ##利用最小二乘求取变化值 Am=np.matrix(A) dxs=(Am.T*Am).I*(Am.T*l) Xs0+=dxs[0] Ys0+=dxs[1] Zs0+=dxs[2] phi+=dxs[3] omga+=dxs[4] kapa+=dxs[5] num+=1 print(omga) print(kapa) print(phi) print(Xs0) print(Ys0) print(Zs0) resultnp=np.ones((6,1)) resultnp[0]=phi resultnp[1]=omga resultnp[2]=kapa resultnp[3]=Xs0 resultnp[4]=Ys0 resultnp[5]=Zs0 np.savetxt('./result.csv',resultnp,fmt='%.18e') vvsum=Am*dxs-l vvsum=np.matrix(vvsum) sigm0=ma.sqrt((vvsum.T*vvsum)/2) print(sigm0) qxx=(Am.T*Am).I print('-****************************-') print(qxx) mi=sigm0*np.sqrt(qxx) print('-----------------------------') print(mi) np.savetxt('./mi.csv',mi,fmt='%.18e',delimiter=',') print(num)

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参考文献

[1]. 张剑清等,摄影测量学(第二版) 武汉大学出版社,2015
[2].https://blog.csdn.net/u012176176/article/details/76572430
[3].https://baijiahao.baidu.com/s?id=1617196417868250998&wfr=spider&for=pc
[4].https://blog.csdn.net/xienan_ds_zj/article/details/86738316

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