基于普通数码影像的近景摄影测量技术研究与应用
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摘要
数字近景摄影测量是随着CCD数码相机、数字影像技术、图像处理技术、计算机技术等发展而发展起来的。普通数码相机的出现,解决了现场快速获取影像的问题,并且降低了近景摄影测量作业对设备及技能的要求,并使摄影测量过程成为全数字流程。为了进一步提高普通数码相机应用于数字近景摄影测量的适用性和作业精度,本文对基于普通数码相机的检校、影像子像素定位技术和近景摄影测量的基本算法进行了研究,主要内容包括以下几个方面:
1.实验和研究了基于室内准二维控制场和三维控制场的普通数码相相机量测化改造方法。包括普通数码影像的畸变差解算和数字畸变模型的建立,数码相机内方位元素的检定;
2.普通数码影像的像点坐标子像素定位技术的研究和精度评价,包括人工标志的类别和设计,多种子像素定位算法的研究和精度分析;
3.普通数码影像的立体测量方法研究。本文采用相对定向、模型连接、绝对定向和光束法平差,解算所有监测点的点位信息。
4.引入P-H算法解决传统相对定向不易收敛的问题,用四个代数参数a、b、c、d代替通常的角量,从而对于任意角度拍摄的非量测像片在相对定向时总能保证以较快的速度收敛。
5.基于核线条件和前方交会方法,开发了数字近景摄影测量的简易测绘系统;
6.将研究成果应用于露天矿危险性边坡监测的实际工作,开发了边坡监测信息管理系统;
Close-range photogrammetry has developed from the technology of CCD digital camera,digital image,image processing, computer science.The emergence of the ordinary digital images,resolved the problem of acquiring images quickly on the spot, and lowered the requirement for equipments and skills in photogrammetry, so that made photogrammetry a whole digital process. In order to increase the adaptability and accuracy of digital close-range photogrammetry based on common digital cameras, this paper researches and experiments have been done on these methods in this paper as following:
1. the measurement and alteration of ordinary digital camera. It includes the correction parameters and picture's exterior orientation parameters, and Establishment of DDM based on control field.
2. In the aspect of image processing,we study many hypo-pixel methods to obtain targets. It includes the category and the design of artificial Symbol, and research the accuracy analysis of hypo-pixel methods.
3. Researches on the stereophotogrammetry of digital images, which include relative orientation, absolute orientation, model collection and bundle adjustment.
4. Rotation in relative orientation is consisted of angles which is the main reason of badresults.However,Pope-Hinsken could solve this problem .It replaces the angles with four parameters. It is a good way for the relative orientation.
5. We development of Simple mapping system based on epipolar line and space intersection;
6. Aimed at the actual application of the researches on photogram metric techniques and methods based on ordinary digital images, this paper recounts the development of a Slope information manages the system;
1.实验和研究了基于室内准二维控制场和三维控制场的普通数码相相机量测化改造方法。包括普通数码影像的畸变差解算和数字畸变模型的建立,数码相机内方位元素的检定;
2.普通数码影像的像点坐标子像素定位技术的研究和精度评价,包括人工标志的类别和设计,多种子像素定位算法的研究和精度分析;
3.普通数码影像的立体测量方法研究。本文采用相对定向、模型连接、绝对定向和光束法平差,解算所有监测点的点位信息。
4.引入P-H算法解决传统相对定向不易收敛的问题,用四个代数参数a、b、c、d代替通常的角量,从而对于任意角度拍摄的非量测像片在相对定向时总能保证以较快的速度收敛。
5.基于核线条件和前方交会方法,开发了数字近景摄影测量的简易测绘系统;
6.将研究成果应用于露天矿危险性边坡监测的实际工作,开发了边坡监测信息管理系统;
Close-range photogrammetry has developed from the technology of CCD digital camera,digital image,image processing, computer science.The emergence of the ordinary digital images,resolved the problem of acquiring images quickly on the spot, and lowered the requirement for equipments and skills in photogrammetry, so that made photogrammetry a whole digital process. In order to increase the adaptability and accuracy of digital close-range photogrammetry based on common digital cameras, this paper researches and experiments have been done on these methods in this paper as following:
1. the measurement and alteration of ordinary digital camera. It includes the correction parameters and picture's exterior orientation parameters, and Establishment of DDM based on control field.
2. In the aspect of image processing,we study many hypo-pixel methods to obtain targets. It includes the category and the design of artificial Symbol, and research the accuracy analysis of hypo-pixel methods.
3. Researches on the stereophotogrammetry of digital images, which include relative orientation, absolute orientation, model collection and bundle adjustment.
4. Rotation in relative orientation is consisted of angles which is the main reason of badresults.However,Pope-Hinsken could solve this problem .It replaces the angles with four parameters. It is a good way for the relative orientation.
5. We development of Simple mapping system based on epipolar line and space intersection;
6. Aimed at the actual application of the researches on photogram metric techniques and methods based on ordinary digital images, this paper recounts the development of a Slope information manages the system;
引文
[1]J.G Fryer.Introduction(of photogrammetry).In:K.B.Atkinson(Ed.),Close range photogrammetry and machine vision.Caithness:Whittles,1996,1-8
[2]Triggs,Autocalibration and the absolute quadric.In Proc.Conf.Computer Vision and Pattern Recognition,1997.
[3]Mundy,A.Zisserman,Geometric Invariance in Computer Vision.Massachusetts:Cambridge,MIT Press,1992.
[4]R.R.Real,Y.Fujimoto.Stereo image transfer system with fast digital video processors and merged graphics display.Proc.ASP convention,Washington D.C.,1985:272-283
[5]Fraser.Design and imp;ementation of a computational processing system for off-line digital close-range photogrammetry.ISPRS journal of photogrammetry & remote sensing,2000,55(2):94-104
[6]Abdek-Aziz,YI,H M Karara.Photogrammetric Potentials of Non-Metric Cameras.Photogrammetry Series No.36,1974.46-51
[7]朱建军,贺跃光,曾卓乔.变形测量的理论与方法.长沙:中南大学出版社,2003.184-186
[8]侯文广.基于普通数码相机实现三维重建的应用研究.[博士学位论文].武汉:武汉大学,2006.5
[9]王细波.近景摄影测量理论的若干问题及单相机交通事故现场测量系统的研制.[博士学位论文].长沙:中南大学,1991.10
[10]邹峥嵘,曾卓乔.电子经纬仪工业测量系统的光束法平差数据处理.工程勘察,2000年第2期
[11]李德仁,郑肇葆.解析摄影测量学.北京:测绘出版社.1992
[12]冯文灏.近景摄影测量.武汉.武汉大学出版社,2002:13
[13]冯文灏.工业测量中特高精度控制网的建立方法.武汉测绘科技大学学报,1999.24(2);119-123
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[18]冯文灏.近景摄影测量-物体外形与运动状态的摄影法测定.武汉:武汉大学出版社 2002.1.141-158
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[20]法惟刚,赵泽凌.后方交会最佳点位的选取,本溪冶金高等专科学校学报,2003(12):12-15
[21]李建松.内参数不等的数字近景摄影测量网研究.武汉大学博士学位论文.2003.
[22]彭友文.测角前方交会图形位置对观测精度的影响.江西水利科技.2000(12):210
[23]黄道明.大屋盖架网安装检测方法及精度分析.徐州建筑职业技术学院学报。2005(6):20-2
[24]吴福朝,阮宗才,胡占义.非线性模型下的摄像机自标定,计算机学报,Vol.25,No.3,pp:276-283,2002.
[25]吴福朝,于洪川,袁波,韦穗.摄像机内参数自标定--理论与算法,自动化学报,Vol.25,No.6,pp:769-776,1999.
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[30]徐成贤,陈志平,李乃成.近代优化方法,北京:科学出版社,2002.
[31]杨长江,孙凤梅,胡占义.基于二次曲线的纯旋转摄像机自标定.自动化学报,Vol.27,No.3,pp:310-317,2001.
[32]英向华,胡占义.一种基于球面透视投影约束的鱼眼镜头校正方法,计算机学报,2003,26(12):1702-1708
[33]于洪川,吴福朝,袁波等.基于主动视觉的摄像机自标定方法.机器人,Vol.21,No.1 pp:1-7,1999.
[34]张祖勋,张剑清.数字摄影测量学[M].武汉;武汉测绘科技大学出版社,2002
[35]李德仁,郑肇保.解析摄影测量学[M].北京:测绘出版社,1992
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[43]章毓晋.图像理解与计算机视觉.北京:清华大学出版社.2000年8月.
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[45]何斌,马天予,王运坚.Visual C++数字图像处理[M].北京:人民邮电出版社,2002.
[46]熊晓光,商浩亮.二维控制场中控制点像点坐标的自动提取与识别.四川测绘第28卷第2期
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[49]郑南宁:计算机视觉与模式识别,北京:国防工业出版社,1998.
[50]孙亦南,刘伟军,王越超等.一种用于圆检测的改进Hough变换方法.计算机工程与应用 2003.20
[51]蔡晋辉,蒋庆,周泽魁等.圆检测Hough变换的改进算法研究.模式识别与人工智能.2004.3.1期
[52]唐琎,朱皖,白涛等.一种在图像中检测网格直线的新算法.计算机工程与应用.2005.20
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