摄影测量学后方交会代码 (2)
#include
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#define N 4
#define T 1.41421
void turn(double *A,double A2[],int m,int n) //计算矩阵的转置
{ int i,j;
for(i=0;i
}
void mulAB(double *A,double *B,double *C,int am,int an,int bm,int bn) //计算两矩阵相乘
{
int i,j,l,u;
if(an!=bm)
{
printf("error!cannot do the multiplication.\n"); //A的列不等于B的行
return;
}
for(i=0;i
u=i*bn+j;
C[u]=0.0; //am行bn列的C矩阵赋值 实型
for(l=0;l
C[u]+=A[i*an+l]*B[l*bn+j];
}
}
return;
}
double *inv(double *a,int n) //计算矩阵的逆，本程序的难点,采用高斯约旦全选主元法
{
int *is,*js,i,j,k,l,u,v;
double d,p;
is=(int*)malloc(n*sizeof(int));
js=(int*)malloc(n*sizeof(int));
for (k=0; k<=n-1; k++)
{
d=0.0;
for (i=k;i
p=fabs(a[l]);
if (p>d)
{
d=p;
is[k]=i;
js[k]=j;
}
}
if (d+1.0==1.0)
{ free(is);
free(js);
printf("error not inv\n");
return NULL;
}
if (is[k]!=k)
for (j=0;j
v=is[k]*n+j;
p=a[u];
a[u]=a[v];
a[v]=p;
}
if (js[k]!=k)
for (i=0;i
{ u=i*n+k;
v=i*n+js[k];
p=a[u];
a[u]=a[v];
a[v]=p;
}
l=k*n+k;
a[l]=1.0/a[l];
for (j=0;j
{
u=k*n+j;
a[u]=a[u]*a[l];
}
for (i=0;i
for (j=0;j
{
u=i*n+j;
a[u]=a[u]-a[i*n+k]*a[k*n+j];
}
for (i=0;i
{
u=i*n+k;
a[u]=-a[u]*a[l];
}
}
for (k=n-1;k>=0;k--)
{ if (js[k]!=k)
for (j=0;j<=n-1;j++)
{
u=k*n+j;
v=js[k]*n+j;
p=a[u];
a[u]=a[v];
a[v]=p;
}
if (is[k]!=k)
for (i=0;i
u=i*n+k;
v=i*n+is[k];
p=a[u];
a[u]=a[v];
a[v]=p;
}
}
free(is);
free(js);
return a;
}
main()//主函数，空间后方交会的计算
{
FILE *fp; //定义一个文件指针 FILE文件操作结构体
long m; //比例尺分母
int i,j=0,it;
double G[1000];
double f,t,w,k,limit=0,S1=0.0,S2=0.0,S3=0.0,x[N]={0},y[N]={0},x0[N]={0},y0[N]={0},X[N]={0},Y[N]={0},Z[N]={0},Xs0,Ys0,Zs0;
double a[3],b[3],c[3],A[2*N*6],AT[6*2*N],ATA[6*6],*ATA_=NULL,l[2*N],ATl[6],V[6]={0};
double F[6],Qx[6][6],Mi[6][6];
if((fp=fopen("e:\\shuju.txt","r"))==NULL) //使fp指向被打开的shuju.txt文件 fopen()返回一个文件指针
{
printf("\nerror on open shuju.txt\n");
getch();
exit(1);
}
for(i=0;i
fscanf(fp,"%lf%lf%lf%lf%lf",&x[i],&y[i],&X[i],&Y[i],&Z[i]); //将文件中的数据赋给主函数定义的变量
}
printf("原始数据:\n");
printf("x\t\ty\t\tX\t\tY\t\tZ\t\t\n");//输出文件中的原始数据
for(i=0;i
printf("%.3lf\t\t%.3lf\t\t%.3lf\t%.3lf\t%.3lf\n",x[i],y[i],X[i],Y[i],Z[i]);
}
printf("\n请输入摄影机主距和摄影比例尺分母；f,m:");
scanf("%lf%ld",&f,&m); //输入f,m
f=f/1000.0;
for(i=0;i
x[i]/=1000.0;
y[i]/=1000.0;
S1+=X[i];
S2+=Y[i];
S3+=Z[i];
}
Xs0=S1/N;
Ys0=S2/N; //取均值
Zs0=m*f; //*************************************************
t=0.0;w=0.0;k=0.0; //计算外方位元素的初始值
while(1)
{
printf("\n---------------------------------第%d次计算------------------------------\n",j+1);
a[0]=cos(t)*cos(k)-sin(t)*sin(w)*sin(k);
a[1]=-cos(t)*sin(k)-sin(t)*sin(w)*cos(k);
a[2]=-sin(t)*cos(w);
b[0]=cos(w)*sin(k);
b[1]=cos(w)*cos(k);
b[2]=-sin(w);
c[0]=sin(t)*cos(k)+cos(t)*sin(w)*sin(k);
c[1]=-sin(t)*sin(k)+cos(t)*sin(w)*cos(k);
c[2]=cos(t)*cos(w); //计算旋转矩阵
for(i=0;i
x0[i]=-f*(a[0]*(X[i]-Xs0)+b[0]*(Y[i]-Ys0)+c[0]*(Z[i]-Zs0))/(a[2]*(X[i]-Xs0)+b[2]*(Y[i]-Ys0)+c[2]*(Z[i]-Zs0));
y0[i]=-f*(a[1]*(X[i]-Xs0)+b[1]*(Y[i]-Ys0)+c[1]*(Z[i]-Zs0))/(a[2]*(X[i]-Xs0)+b[2]*(Y[i]-Ys0)+c[2]*(Z[i]-Zs0));
//计算像点坐标近似值
G[i]=a[2]*(X[i]-Xs0)+b[2]*(Y[i]-Ys0)+c[2]*(Z[i]-Zs0);
}
for(i=0;i
A[i*12+0]=(a[0]*f+a[2]*x[i])/G[i];
A[i*12+1]=(b[0]*f+b[2]*x[i])/G[i];
A[i*12+2]=(c[0]*f+c[2]*x[i])/G[i];
A[i*12+3]=y[i]*sin(w)-(x[i]*(x[i]*cos(k)-y[i]*sin(k))/f+f*cos(k))*cos(w);
A[i*12+4]=-f*sin(k)-x[i]*(x[i]*sin(k)+y[i]*cos(k))/f;
A[i*12+5]=y[i];
A[i*12+6]=(a[1]*f+a[2]*y[i])/G[i];
A[i*12+7]=(b[1]*f+b[2]*y[i])/G[i];
A[i*12+8]=(c[1]*f+c[2]*y[i])/G[i];
A[i*12+9]=-x[i]*sin(w)-(y[i]*(x[i]*cos(k)-y[i]*sin(k))/f-f*sin(k))*cos(w);
A[i*12+10]=-f*cos(k)-y[i]*(x[i]*sin(k)+y[i]*cos(k))/f;
A[i*12+11]=-x[i];
l[i*2+0]=x[i]-x0[i];
l[i*2+1]=y[i]-y0[i]; //计算误差方程的系数阵以及lx,ly
}
// printf("output matrix: A\n");
// printmatrix(A,2*N,6);
// printf("output matrix: l\n");
// printmatrix(l,2*N,1);
turn(A,AT,2*N,6); //计算AT
// printf("output matrix: AT\n");
// printmatrix(AT,6,2*N);
mulAB(AT,A,ATA,6,2*N,2*N,6); //计算ATA，组法方程
ATA_=inv(ATA,6); //计算ATA的逆，中间量
int p;
int cnt=-1;
for(it=0;it<36;it++)
{
p=it%6;
if(it%6==0)
{
cnt++;
}
Qx[cnt][p++]=ATA_[it];
}
for(int it=0;it<6;it++)
{
for(int jt=0;jt<6;jt++)
{
if(it!=jt)
{
Qx[it][jt]=0;//提取Qx的主对角线元素=Qii
}
// printf("%-10.3lf ",Qx[it][jt]);
}
// printf("\n");
mulAB(AT,l,ATl,6,2*N,2*N,1); //计算常数项ATL
// printf("outpit matrinx: ATl\n");
// printmatrix(ATl,6,1);
mulAB(ATA_,ATl,V,6,6,6,1); //解法方程，求改正数，
// printf("output matrix: V\n");
// printmatrix(V,6,1);
Xs0+=V[0];
Ys0+=V[1];
Zs0+=V[2];
t+=V[3];
w+=V[4];
k+=V[5];
for(i=0;i<6;i++)
{
F[i]=V[i]/T;//m0
}
printf("第%d次计算的外方位元素为：\n",++j);
printf("Xs=%.5lf\tYs=%.5lf\tZs=%.5lf\nt=%.5lf\tw=%.5lf\tk=%.5lf\n",Xs0,Ys0,Zs0,t,w,k);
if(Xs0-limit<=0.0001&&Xs0-limit>=-0.0001)
{
//控制迭代次数
break;
}
limit=Xs0;
}
printf("\n外方位元素为：\n");
printf("Xs=%.5lf\tYs=%.5lf\tZs=%.5lf\nt=%.5lf\tw=%.5lf\tk=%.5lf\n",Xs0,Ys0,Zs0,t,w,k);
printf("\n中误差为:\n");
for(i=0;i<6;i++)
{
for(j=0;j<6;j++)
{
Mi[i][j]=F[i]*(sqrt(Qx[i][j]));//mi=m0*Qii开根号
printf("%-13.10lf",Mi[i][j]);
}
printf("\n");
}
fclose(fp);
}
}