111 UVF (1-3) 从式(1-2)与式(1-3)的对比中可以看出中心透视投影模型中的焦距与透镜 成像模型中的焦距的概念不同，中心投影模型中所称的焦距实际上是成像平面 到光心的距离，而透镜成像中的焦距指的是光心到透镜焦点之间的距离。由式 (1-3)可得： Fu (1-4) 由式(1-4)可知，当物距远大于像距V时，焦距F≈V,可以用像距来近 似焦距，也就是说，只有当透镜模型的物距远大于焦距和像距时，透镜成像模 型与中心透镜投影模型中的焦距的含义近似一致。因此，使用摄影测量技术对 目标物体进行高精度测量时，不能直接取镜头的标称焦距作为成像模型中的焦 距，而要采用通过摄像机参数标定得到的焦距值。 由于针孔成像光量小，实际成像需要很长的曝光时间，很难得到清晰的图 像，没有实际应用价值。实际成像系统都是使用透镜组组成镜头，可以透过大 量光线并能聚集光线，从而缩短曝光时间和获得清晰的图像。然而，中心透视 投影模型中，物、像、物距、像距（焦距）之间存在有相似三角形联系起来的 几何关系，它可以最佳地反映物与像之间的对应关系，同时又有最简单的表达 形式。所以实际镜头中透镜租的复杂设计都是为了既能大光圈地通过大量的 光，又能尽可能地满足中心透视投影模型的成像关系。 这里需要注意的是，由于镜头设计的复杂性和工艺水平等因素的影响，实 际成像系统不可能严格地满足中心透视投影模型，这种镜头不满足中心透视投 影模型的效应称为镜头畸变。这种主要由镜头畸变使得实际成像位置与根据中 心透视投影模型给出的成像位置之间存在的偏差称之为像差。由于像差的存 在，中心透视投影模型只能是实际成像的一种近似。尤其在使用广角镜头时， 远离图像中心处会有较大的成像畸变，因此实际高精度摄像测量中应尽量采用 考虑了像差的非线性成像模型来描述成像关系。 1.3.3摄彩测量中常用的坐标系 在PIV中所使用的摄像测量技术常用的坐标系为笛卡尔直角坐标系，坐标方 向一般采用右手准则来定义。图16表示了四个不同层次的坐标系统：世界坐标 系、摄像机坐标系、图像物理坐标系以及图像像素坐标系，其定义如下：1 1 1 U V F   (1-3) 从式(1-2)与式(1-3)的对比中可以看出中心透视投影模型中的焦距与透镜 成像模型中的焦距的概念不同，中心投影模型中所称的焦距实际上是成像平面 到光心的距离，而透镜成像中的焦距指的是光心到透镜焦点之间的距离。由式 (1-3)可得: UV F U V   (1-4) 由式(1-4)可知，当物距 U 远大于像距 V 时，焦距 F V ，可以用像距来近 似焦距，也就是说，只有当透镜模型的物距远大于焦距和像距时，透镜成像模 型与中心透镜投影模型中的焦距的含义近似一致。因此，使用摄影测量技术对 目标物体进行高精度测量时，不能直接取镜头的标称焦距作为成像模型中的焦 距，而要采用通过摄像机参数标定得到的焦距值。 由于针孔成像光量小，实际成像需要很长的曝光时间，很难得到清晰的图 像，没有实际应用价值。实际成像系统都是使用透镜组组成镜头，可以透过大 量光线并能聚集光线，从而缩短曝光时间和获得清晰的图像。然而，中心透视 投影模型中，物、像、物距、像距（焦距）之间存在有相似三角形联系起来的 几何关系，它可以最佳地反映物与像之间的对应关系，同时又有最简单的表达 形式。所以实际镜头中透镜租的复杂设计都是为了既能大光圈地通过大量的 光，又能尽可能地满足中心透视投影模型的成像关系。 这里需要注意的是，由于镜头设计的复杂性和工艺水平等因素的影响，实 际成像系统不可能严格地满足中心透视投影模型，这种镜头不满足中心透视投 影模型的效应称为镜头畸变。这种主要由镜头畸变使得实际成像位置与根据中 心透视投影模型给出的成像位置之间存在的偏差称之为像差。由于像差的存 在，中心透视投影模型只能是实际成像的一种近似。尤其在使用广角镜头时， 远离图像中心处会有较大的成像畸变，因此实际高精度摄像测量中应尽量采用 考虑了像差的非线性成像模型来描述成像关系。 1.3.3 摄影测量中常用的坐标系 在 PIV 中所使用的摄像测量技术常用的坐标系为笛卡尔直角坐标系，坐标方 向一般采用右手准则来定义。图 1-6 表示了四个不同层次的坐标系统：世界坐标 系、摄像机坐标系、图像物理坐标系以及图像像素坐标系，其定义如下：