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1、第二章 攝影的基本知識(shí),第二章 攝影的基本知識(shí),中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院測(cè)繪工程專業(yè),2.1、攝影的基本原理與攝影機(jī),攝影是根據(jù)小孔成像原理，在小孔處安置一個(gè)攝影物鏡，在成像面放置感光材料，物體投射光線經(jīng)攝影物鏡后聚焦于感光材料上，感光材料受成像光線的光化學(xué)作用后生成潛像，再經(jīng)過攝影處理得到光學(xué)影像。,一、攝影的基本原理,負(fù)片和正片負(fù)片：對(duì)黑白攝影而言，黑白灰度與被攝物的明亮程度相反。正片：黑白灰度與被攝物的明亮程度一致。,2.1、攝影的基本原理與攝影機(jī),一、攝影的基本原理,2.1、攝影的基本原理與攝影機(jī),一架復(fù)雜的照相機(jī)可以用一個(gè)很簡(jiǎn)單的示意圖來表示。照相機(jī)起碼由機(jī)體（暗箱）、鏡頭、快門等幾個(gè)部

2、分所組成。在使用時(shí)還要加裝膠片（數(shù)碼照相機(jī)除外）。,二、攝影機(jī)的基本結(jié)構(gòu),2.1、攝影的基本原理與攝影機(jī),鏡頭 光圈 快門 調(diào)焦器 取景器 機(jī)身,二、攝影機(jī)的基本結(jié)構(gòu),攝影機(jī)物鏡是攝影機(jī)中重要的部件，其品質(zhì)的好壞直接決定了被攝物體的影像質(zhì)量。 物鏡的作用是聚集來自鏡頭前面的光束，并在膠片上聚焦，取得清晰可辨的影像。,2.1、攝影的基本原理與攝影機(jī),二、攝影機(jī)的基本結(jié)構(gòu),1、 攝影物鏡,2.1、攝影的基本原理與攝影機(jī),二、攝影機(jī)的基本結(jié)構(gòu),1、 攝影物鏡,2.1、攝影的基本原理與攝影機(jī),1、 攝影物鏡,二、攝影機(jī)的基本結(jié)構(gòu),2.1、攝影的基本原理與攝影機(jī),2、 成像公式,此公式表示物點(diǎn)經(jīng)過光學(xué)系

3、統(tǒng)后能獲得清晰構(gòu)象的條件公式，也稱為高斯透鏡公式。,另外一種表示法：,也稱牛頓透鏡公式。,2.1、攝影的基本原理與攝影機(jī),3、 光圈和光圈號(hào)數(shù),二、攝影機(jī)的基本結(jié)構(gòu),多片金屬葉片組成，裝在鏡頭透鏡中間,利用張合進(jìn)光孔的大小，控制進(jìn)光照度,作用：控制曝光量控制景深影響成像質(zhì)量,光圈：焦距與有效直徑的比值光圈系數(shù)越小，光圈越大，到達(dá)底片的光線越多鄰刻度的進(jìn)光量相差倍,2.1、攝影的基本原理與攝影機(jī),3、 光圈和光圈號(hào)數(shù),二、攝影機(jī)的基本結(jié)構(gòu),2.1、攝影的基本原理與攝影機(jī),4、 景深和無限遠(yuǎn)點(diǎn),二、攝影機(jī)的基本結(jié)構(gòu),2.1、攝影的基本原理與攝影機(jī),4、 景深,如果此圓形足夠小，肉眼依然可被視為點(diǎn)的

4、成像。這個(gè)可以被接受的最大直徑被稱為容許彌散圓直徑。人眼在明視距離（眼睛正前方30厘米）能夠分辨的最小的物體的尺寸大約為0.125mm。,(1)、鏡頭光圈：光圈越大，景深越??；光圈越小，景深越大； (2)、鏡頭焦距：鏡頭焦距越長(zhǎng)，景深越?。唤咕嘣蕉?，景深越大；(3)、拍攝距離：距離越遠(yuǎn)，景深越大；距離越近，景深越小。,景深與物距、光圈號(hào)數(shù)及物鏡焦距有關(guān)。物距愈大或光圈號(hào)數(shù)愈大，景深也愈大、在攝影時(shí)寧愿取較大光圈號(hào)數(shù)，即較小的相對(duì)孔徑，而增長(zhǎng)曝光時(shí)間、以增大景深。使攝影對(duì)光不很準(zhǔn)確時(shí)，仍可獲得清晰影像。 當(dāng)物鏡對(duì)光無窮遠(yuǎn)，像面位于焦面處，這時(shí)設(shè)離物鏡距離為D的某近物點(diǎn)，在像面上像點(diǎn)的模糊圓直徑等

5、于允許的極限值，那么比該物點(diǎn)更遠(yuǎn)的所有景物都能在對(duì)光于無窮遠(yuǎn)時(shí)的像面上取得清晰的構(gòu)像。在焦面上能構(gòu)成清晰影像的最近物距稱為無窮遠(yuǎn)起點(diǎn)。無窮遠(yuǎn)起點(diǎn)就是對(duì)光于無窮遠(yuǎn)時(shí)景深的近景點(diǎn)距離，它將隨光圈號(hào)數(shù)等因素而定。,2.1、攝影的基本原理與攝影機(jī),4、 景深和無限遠(yuǎn)點(diǎn),二、攝影機(jī)的基本結(jié)構(gòu),2.1、攝影的基本原理與攝影機(jī),作用：控制曝光量抓拍運(yùn)動(dòng)物體,利用開啟時(shí)間長(zhǎng)短控制進(jìn)光時(shí)間B、T、1、2、4、8、15、30、60、125、250、500、1000 相鄰兩檔快門的曝光量相差1倍,5、 攝影機(jī)快門,二、攝影機(jī)的基本結(jié)構(gòu),量測(cè)用攝影機(jī)的結(jié)構(gòu)與普通攝影機(jī)基本相同，但其在鏡頭精密程度及結(jié)構(gòu)上則更為精密和復(fù)

6、雜，具備良好的光學(xué)特性，其物鏡的畸變差要小，分辨力要高，透光率強(qiáng)，攝影機(jī)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。同時(shí)能根據(jù)設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行自動(dòng)連續(xù)航攝。,2.1、攝影的基本原理與攝影機(jī),三、攝影機(jī)簡(jiǎn)介,1、 量測(cè)用攝影機(jī),1、 量測(cè)用攝影機(jī),量測(cè)用攝影機(jī)的三個(gè)特點(diǎn)1：量測(cè)用攝影機(jī)的像距是一個(gè)固定值，幾乎等于攝影機(jī)物鏡的焦距。2：量測(cè)用攝影機(jī)承片框上具有框標(biāo)。3：量測(cè)用攝影機(jī)的內(nèi)方位元素是已知的。,2.1、攝影的基本原理與攝影機(jī),三、攝影機(jī)簡(jiǎn)介,1、 量測(cè)用攝影機(jī),光學(xué)框標(biāo),機(jī)械框標(biāo),三、攝影機(jī)簡(jiǎn)介,1、 量測(cè)用攝影機(jī),2.1、攝影的基本原理與攝影機(jī),利用安裝在航攝飛機(jī)上的航攝儀從空中一定角度對(duì)地面進(jìn)行攝影,航空攝影,2.3、

7、航空攝影的基本要求,2.3、航空攝影的基本要求,像場(chǎng)：物鏡焦面上中央成像清晰的范圍,像場(chǎng)角,常角：(視場(chǎng)角100。),像場(chǎng)角：像場(chǎng)直徑對(duì)物鏡后節(jié)點(diǎn)的夾角,2.3、航空攝影的基本要求,航攝儀在曝光的瞬間物鏡主光軸保持垂直地面,航空攝影,2.3、航空攝影的基本要求,攝影瞬間攝影機(jī)的主光軸近似與地面垂直，偏離鉛垂線的夾角小于30，夾角為像片傾角,豎直攝影,2.3、航空攝影的基本要求,沿航線方向相鄰兩張像片應(yīng)有60%左右的航向重疊，相鄰航線間的像片應(yīng)有30%左右的旁向重疊,航空攝影,2.3、航空攝影的基本要求,一、相片重疊度,航向重疊度,2.3、航空攝影的基本要求,一、相片重疊度,旁向重疊度,2.3、

8、航空攝影的基本要求,一、相片重疊度,航向相鄰兩個(gè)攝影站間的距離,攝影基線,攝影基線,2.3、航空攝影的基本要求,一、相片重疊度,f為攝影機(jī)主距，H為航高,視攝影像片水平、地面取平均高程時(shí)，像片上的線段 l 與地面上相應(yīng)的水平距 L之比為攝影比例尺,攝影比例尺,2.3、航空攝影的基本要求,二、攝影比例尺,測(cè)圖比例尺,2.3、航空攝影的基本要求,二、攝影比例尺,攝影測(cè)量對(duì)飛行質(zhì)量的基本要求像片比例尺是由攝影機(jī)的主距和攝影的高度來確定的：式中m為像片比例尺分母，f為攝影機(jī)主距，H為攝影高度或稱航高。按照攝影測(cè)量要求，像片比例尺分母的相對(duì)誤差一般不應(yīng)超過5。因此，空中攝影測(cè)量飛行航高H的變換量也稱航高

9、差應(yīng)限制為：,2.3、航空攝影的基本要求,二、攝影比例尺,另外，測(cè)量規(guī)范還規(guī)定同一航帶內(nèi)最大航高與最小航高之差不得大于30m；攝影區(qū)域內(nèi)實(shí)際航高與設(shè)計(jì)航高之差不得大于50m。這里的航高是指攝影飛機(jī)在攝影瞬間相對(duì)某一水準(zhǔn)面的高度，從該水準(zhǔn)面起算向上為正號(hào)。根據(jù)所取基準(zhǔn)面的不同，航高可分為相對(duì)航高和絕對(duì)航高。 相對(duì)航高是指攝影機(jī)物鏡相對(duì)于某一基準(zhǔn)面的高度，常稱為攝影航高。它是相對(duì)于被攝區(qū)域內(nèi)地面平均高程基準(zhǔn)面的設(shè)計(jì)航高。是確定航攝飛機(jī)飛行的基本數(shù)據(jù)，按Hmf計(jì)算得到絕對(duì)航高是相對(duì)干平均海平面的航高，是指攝影物鏡在攝影瞬間的真實(shí)海拔高度。通過相對(duì)航高H與攝影地區(qū)地面平均高度h平均。計(jì)算得到 H絕H

10、h平均,航線彎曲度：航線最大彎曲矢量與航線長(zhǎng)度之比的百分?jǐn)?shù)。要求航線彎曲度3%,航線彎曲,2.3、航空攝影的基本要求,三、航帶彎曲度,一張像片上相鄰主點(diǎn)連線與同方向框標(biāo)連線間的夾角。要求像片旋角60,像片旋角過大會(huì)減少立體像對(duì)的有效范圍,像片旋角,2.3、航空攝影的基本要求,四、像片旋角,1 、攝影機(jī)物鏡畸變差 這種誤差是系統(tǒng)誤差，無法徹底杜絕；它是攝影機(jī)本身在制造過程中產(chǎn)生的；2 、底片變形 感光材料在攝影、攝影處理、負(fù)片保存的過程中，常會(huì)發(fā)生感光材料的變形。,2.4、航攝像片的誤差及處理,傳統(tǒng)航攝像片,3 、大氣折光的影響大氣密度隨著高度的增大而減小，大氣的折射率也隨高度增大而減小。因此，

11、攝影光線通過大氣時(shí)就不是沿理想的直線前進(jìn)，而是一折線。地面A點(diǎn)的理想構(gòu)想為a，實(shí)際光線通過物鏡后成像于a 的位置，aa就是像點(diǎn)位移的距離。這種大氣折光引起的像點(diǎn)位移及改正公式如下：,2.4、航攝像片的誤差及處理,4、地球曲率對(duì)像點(diǎn)坐標(biāo)的影響地球的水準(zhǔn)面是曲面，而地形面的基準(zhǔn)面是一水平面，攝影的像片平面在攝影測(cè)量處理中是取與水平面平行，這樣地面上點(diǎn)的構(gòu)像于像片平面上是要受到影響的。,當(dāng)不考慮大氣折光差的影響時(shí)，地面點(diǎn)A在像片上的構(gòu)像為a點(diǎn)。A點(diǎn)在基準(zhǔn)平面E上的投影為A0。A0點(diǎn)在像片上的構(gòu)像點(diǎn)a。線段aa 即為地球彎曲引起的像點(diǎn)移位。,2.4、航攝像片的誤差及處理,本講小結(jié),攝影的基本原理攝影機(jī)的基本結(jié)構(gòu)（重點(diǎn)）,一攝影基本原理與攝影機(jī),二攝影處理過程,三攝影的基本要求（重點(diǎn)）,四像片的誤差及其處理,攝影比例尺像片重疊度航帶彎曲度相片旋轉(zhuǎn)角,底片變形物鏡畸變大氣折光地球曲率,