第八章 数字摄影测量
基于核线的影像匹配
前面讨论了基于二维影像窗口的相关算法。如果
能够利用空间成像的某些性质，将二维相关转化
为一维相关，就会使得影像匹配的效率与可靠性
都得到提高。那么这个空间成像的某些性质具体
是指什么呢？
核面,左、右摄影中心
S和 S’与某一地面点 P
所构成的平面．即点 P
与基线 B构成的平面。
核线,过某点 P的核面与
左、右影像的交线，
分别称为左核线和右
核平线。
主核面,左、右像主点
分别与基线构成的平
面，分别称为左主核
面和右主核面。
主核线,左、右主核面分别与左、右影像平面的
交线分别称为左主核线和右主核线。
垂核面,由基线与像底点构成的核面，因为左、
右影像的底点与摄影基线位于同一铅垂面内，
所以，一个像对只有一个垂核面。
垂核线,垂核面与左、右影像面的交线，分别称
为左垂核线和右垂核线。
核点； 在计算机视觉领域被称为极点，是指摄影
中心连线 SS’延长线与左、右影像的交点，并分
别称为左、右核点（极点）。
为了讨论核线的性质，先引人一个概念,
理想像对；平行于摄影基线的“相对水平”的影像
对。
核线的基本性质可以归纳如下,
（ 1）在倾斜影像上的所有核线相互不平行，旦交于
核点（极点）。
（ 2）在理想影像平面上，所有核线相互平行，不仅
同一影像面上的核线平行，而且影像对上的相应
的核线也平行，上下视差为零，这一特性对于立
体观测是十分有用的。
（ 3）左（右）影像上的某一点，其同名点必定在其
右（左）影像上的同名核线上，这一特性是实现
核线相关的基本依据。
核线几何关系解析
如前所述，影像上的所有核线是互相不平行的，它
们交于核点；但是，如果将核线投影到一对“理
想像对”上，则在理想像对上的所有核线相互平
行。如图所示,p1和 p2为倾斜立体像对,p1’和 p2’
为平行于摄影基线 B的理想像对,ab和 cd分别为左
右倾斜像对上的核线,a’b’和 c’d’是 ab和 cd分别在
左右理想影像上的投影。
可以看出影像上的核线以及影像对之间的核线均相
互平行，因此利用这一特性我们就有可能在相对
水平像片上建立规则的格网，它的行就是核线，
核线上像元素的灰度可由它对应的实际像片上的
灰度求得。
设倾斜影像上的坐标系为（ x,y）与（ x’,y’)；理想影
像上的坐标系为（ u,v）：与（ u’,v’），按照共线
方程有,
?
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fcvbua
fy
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fx
333
222
333
111
式中的外方位元素可以由单独像对相对定向求得,
显然在理想影像像对上,v可视为常数，同时将属
于外方位元素的项合并整理，得,
其中,
)(
1
1
3
21
3
21
a
ue
eue
y
ud
dud
x
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在以上讨论的基础上，可得核线影像生成过程如下,
（ 1）在内定向的基础上．按照单独像对相对定向的
方法进行相对定向，求得五个相对定向元素。
（ 2）根据相对定向的结果，将原始影像的四个角点
投影到核线影像平面上，以确定核线影像的范围。
（ 3）在确定某一行核线影像的坐标 v之后，以等间隔
Δ取一系列 u值,Δ,2Δ,3Δ… 按 (a)式解求的一系列的
像点坐标 (x1,y1),(x2,y2),(x3,y3)… 并内定向出这些
点的原始影像坐标。
（ 4）得到原始影像坐标后，并不一定处于某一个像
素的整数位置上，需要进行重采样，将这些像点经
重采样后的灰度直接赋子核线影像。
核线相关
核线相关是一种一维相关，其目标区和搜索区分别位
于左、右同名核线上，均为一维的影像窗口,为了
沿同名核线搜索同名点。在左核线上建立一个目标
区，该目标区中心就是目标点，目标区的长度为 n个
像元素（ n为奇数）；另在右片上沿同名核线建立搜
索区，其长度为 m个像元素，如下图所示，为找同
名点；可计算有关相关系数，并取最大值所对应的
目标区的中心点为最终的同名点。
基于核线的影像匹配
前面讨论了基于二维影像窗口的相关算法。如果
能够利用空间成像的某些性质，将二维相关转化
为一维相关，就会使得影像匹配的效率与可靠性
都得到提高。那么这个空间成像的某些性质具体
是指什么呢？
核面,左、右摄影中心
S和 S’与某一地面点 P
所构成的平面．即点 P
与基线 B构成的平面。
核线,过某点 P的核面与
左、右影像的交线，
分别称为左核线和右
核平线。
主核面,左、右像主点
分别与基线构成的平
面，分别称为左主核
面和右主核面。
主核线,左、右主核面分别与左、右影像平面的
交线分别称为左主核线和右主核线。
垂核面,由基线与像底点构成的核面，因为左、
右影像的底点与摄影基线位于同一铅垂面内，
所以，一个像对只有一个垂核面。
垂核线,垂核面与左、右影像面的交线，分别称
为左垂核线和右垂核线。
核点； 在计算机视觉领域被称为极点，是指摄影
中心连线 SS’延长线与左、右影像的交点，并分
别称为左、右核点（极点）。
为了讨论核线的性质，先引人一个概念,
理想像对；平行于摄影基线的“相对水平”的影像
对。
核线的基本性质可以归纳如下,
（ 1）在倾斜影像上的所有核线相互不平行，旦交于
核点（极点）。
（ 2）在理想影像平面上，所有核线相互平行，不仅
同一影像面上的核线平行，而且影像对上的相应
的核线也平行，上下视差为零，这一特性对于立
体观测是十分有用的。
（ 3）左（右）影像上的某一点，其同名点必定在其
右（左）影像上的同名核线上，这一特性是实现
核线相关的基本依据。
核线几何关系解析
如前所述，影像上的所有核线是互相不平行的，它
们交于核点；但是，如果将核线投影到一对“理
想像对”上，则在理想像对上的所有核线相互平
行。如图所示,p1和 p2为倾斜立体像对,p1’和 p2’
为平行于摄影基线 B的理想像对,ab和 cd分别为左
右倾斜像对上的核线,a’b’和 c’d’是 ab和 cd分别在
左右理想影像上的投影。
可以看出影像上的核线以及影像对之间的核线均相
互平行，因此利用这一特性我们就有可能在相对
水平像片上建立规则的格网，它的行就是核线，
核线上像元素的灰度可由它对应的实际像片上的
灰度求得。
设倾斜影像上的坐标系为（ x,y）与（ x’,y’)；理想影
像上的坐标系为（ u,v）：与（ u’,v’），按照共线
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显然在理想影像像对上,v可视为常数，同时将属
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（ 1）在内定向的基础上．按照单独像对相对定向的
方法进行相对定向，求得五个相对定向元素。
（ 2）根据相对定向的结果，将原始影像的四个角点
投影到核线影像平面上，以确定核线影像的范围。
（ 3）在确定某一行核线影像的坐标 v之后，以等间隔
Δ取一系列 u值,Δ,2Δ,3Δ… 按 (a)式解求的一系列的
像点坐标 (x1,y1),(x2,y2),(x3,y3)… 并内定向出这些
点的原始影像坐标。
（ 4）得到原始影像坐标后，并不一定处于某一个像
素的整数位置上，需要进行重采样，将这些像点经
重采样后的灰度直接赋子核线影像。
核线相关
核线相关是一种一维相关，其目标区和搜索区分别位
于左、右同名核线上，均为一维的影像窗口,为了
沿同名核线搜索同名点。在左核线上建立一个目标
区，该目标区中心就是目标点，目标区的长度为 n个
像元素（ n为奇数）；另在右片上沿同名核线建立搜
索区，其长度为 m个像元素，如下图所示，为找同
名点；可计算有关相关系数，并取最大值所对应的
目标区的中心点为最终的同名点。
