基于非量测数字相机的近景摄影测量
【非量测数码相机近景摄影测量技术在工程中的应用】第四篇
非量测数码相机近景摄影测量技术在工程中的应用[摘要]廉价而实用的普通数码相机、电子相片和测量软件系统等使近景摄影测量在工程应用中更加方便、可行。
为了增强公众对这种非接触、无损测量技术在工程监测领域中应用情况的了解，文章简要回顾了近景摄影测量的研究应用历史和现状，描述了它在工程变形测量，几何测量，结构试验检测中的应用。
关键词：近景摄影测量；线性神经网络；BP 神经网络；桥梁裂缝监测；一、近景摄影测量原理（一）近景摄影的定义近景摄影测量已经广泛应用于科学技术的各个领域，原则上来讲，凡是可获取影像的各类目标，都可以使用近景摄影测量的相关技术，在某种精度上来测定它的形状、大小和运动参数。
如汽车外壳形状的测定，大型机械部件加工质量和装配质量的检查，水利工程模型的量测，爆破量的计算，爆破过程的演示，各类建筑物的变形观测等；生物医学摄影测量则包括动物躯体的外形测量，生物发育全过程的记录，以及对医学内科、外科、牙科、眼科、骨伤科、矫形科的临床诊断提供量测技术，配合X 光立体摄影量测体内异物或病灶的位置等；建筑摄影测量包括亭台楼阁等古老建筑或石窟雕琢的等值线图、立面图、平面图的制作，可用于古迹遗址的发掘和历史文物的复制等。
据世界各国摄影测量技术应用情况的不完全统计，现在几乎找不到未使用近景摄影测量的行业。
（二）近景摄影的用途摄影测量学的主要研究课题是如何根据平面像点坐标求解相应的空间立体坐标（平面坐标和高程），这个过程就需要知道摄影中心与像片平面的相对位置和摄影瞬间摄影机的空间位置，这样就可以建立像素坐标点和被摄物体相应坐标点之间相应的数学关系，进行坐标求解。
摄影测量的过程实际上就是摄影过程的逆过程，它将二维平面图像像点坐标重新映射到三维立体世界坐标里，还原被摄物体的立体形状。
为了实现重构三维立体影像这个过程，根据双像立体视觉原理，一般情况下至少需要两幅不同角度拍摄的相片才可以完成。
二、摄影测量在隧道内空收敛监测中的应用通过对控制点坐标的网络训练，网络训练过程中考虑相机镜头畸变进行畸变校正，大大提高了测量精度，并将这种方法在隧道内空收敛之中进行试验，与全站仪测量结果对比，得到了较好的测量效果。
近景摄影测量技术的原理与应用
近景摄影测量技术的原理与应用摄影术是人类记录和传达视觉信息的重要手段之一。
而近景摄影测量技术，则是通过摄影来实现对物体形态、尺寸等测量的一种方法。
它广泛应用于工程测量、建筑设计、文物保护等领域。
本文将介绍近景摄影测量技术的原理和应用。
近景摄影测量技术的原理是基于投影几何和相对定位原理。
在进行近景摄影测量时，需要摄影测量仪器和软件对摄影图像进行处理和分析。
首先，摄影测量仪器通过测量相机的内外方位元素，确定了摄影测量的几何参数。
其次，通过拍摄目标物体的多张照片，并用摄影测量软件进行特征点的匹配和图像配准，实现了照片的几何校正。
最后，通过测量图像上的特征点坐标，并进行三维坐标的计算和建模，即可得到目标物体的三维形态信息。
近景摄影测量技术的应用非常广泛。
首先，在工程测量领域，近景摄影测量可以用于工地勘察、施工监测和变形分析等工作。
例如，当测量建筑物的尺寸和形态时，可以使用近景摄影测量技术代替传统的测量方法，提高测量效率和精度。
其次，在建筑设计领域，近景摄影测量也被广泛应用于室内外环境的建模和渲染。
通过对建筑物外立面的摄影，可以生成真实感十足的虚拟模型，帮助设计师进行设计和效果展示。
此外，文物保护和文化遗产的研究也是近景摄影测量的一个应用领域。
通过对文物的摄影和三维建模，可以实现对文物的数字化保护与研究。
近景摄影测量技术的优点在于非接触性和高效性。
它不需要接触物体表面，不会对目标物体造成破坏，适用于对脆弱物体的测量和保护。
同时，近景摄影测量也具有高度的智能化和自动化。
现代的摄影测量软件已经可以实现自动化的摄影数据处理和三维重建，大大提高了测量的效率和准确度。
此外，近景摄影测量技术还具有数据量大、信息丰富等特点，可以为其他相关领域的研究和应用提供丰富的数据支持。
然而，近景摄影测量技术也存在一些挑战和限制。
首先，由于近景摄影测量依赖于摄影条件的限制，如光照、角度等因素，因此在某些特殊场景下，如低光照环境或目标物体表面无特征点时，可能会存在困难。
近景摄影测量原理
近景摄影测量原理近景摄影测量原理什么是近景摄影测量近景摄影测量是一种利用相机拍摄近距离物体的方法来测量其形状、尺寸和位置的技术。
它常用于建筑、工程、文物保护等领域，可以高效且准确地获取物体的三维信息。
摄影测量的基本原理摄影测量基于几何光学原理，通过相机拍摄的影像来还原物体的几何形态。
它的基本原理可以概括为以下几点：1.像素坐标系统摄影测量将相机传感器上的像素与物体的几何点相对应。
每个像素都有唯一的坐标，可以通过相机标定参数将其映射到物体空间中的三维坐标。
2.焦平面相机的像平面与镜头之间有一个均匀分布的焦平面。
焦平面以镜头中心为中心，平行于传感器，用于记录入射光线。
3.相机标定相机标定是摄影测量的基础，它通过测量相机的内外参数来建立像素与物体坐标之间的映射关系。
内参数包括焦距、主点位置等；外参数包括相机在物体坐标系中的位置和姿态。
4.立体视觉利用两个或多个相机同时拍摄同一物体的影像，可以通过立体视觉原理来推导出物体的三维坐标。
立体视觉基于两个影像的视差来还原物体的深度信息。
近景摄影测量流程近景摄影测量的流程可以简化为以下几个步骤：1.摄影计划在开始进行近景摄影测量之前，需要进行摄影计划，确定拍摄的位置、角度和距离等参数，以获得所需的影像内容。
2.相机标定利用相机标定板等工具，对摄影机进行标定，获取相机的内外参数，以建立像素与物体坐标之间的映射关系。
3.影像获取使用相机拍摄物体的多个影像，包括不同角度和距离的影像，以覆盖物体的全貌和细节。
4.立体匹配利用多个影像进行立体匹配，通过视差计算物体的三维坐标。
常用的方法有基于特征点匹配的立体视觉算法。
5.三维重建通过立体匹配得到的三维坐标，进行三维重建和点云生成，以获取物体的真实形态。
应用领域近景摄影测量技术在以下领域有广泛应用：•建筑和工程近景摄影测量可以在建筑和工程项目中用于生成数字模型、量测结构变形、检测施工质量等。
•文物保护近景摄影测量可以用于对文物进行三维数字化保护和虚拟展示，还原文物原貌并进行精细分析。
非量测相机近景数字影像相对定向方法研究
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近景摄影测量
3．4 观测误差和观测目标
观测误差涉及到人差、照准误差以及目标影像的变形误差等。通过大量的观测进 行校准或给予改正；而照准误差只有通过多余观测，如进行三次照准的读数取中 数。为了进行立体观测，须凝视两个地物点，如果这两个影像有 相同的形状和方向，立体观测就成为可能，这就是在作业中选取明显点( 相同的形状和方向，立体观测就成为可能，这就是在作业中选取明显点(或可靠 点)的原因. 的原因. 然而只有极少情况，两张相片上形成完全相同的影像，这也只在正直摄影时才有 可能。在多站摄影工作中，各相片是从不同角度拍摄，立体凝视自然地物非常困 难甚至是不可能的。因此在近景摄影测量中预先做标志点是必要的，同时设计标 志点的大小和形状能保持构象要略大于测标，在实际作业中对圆形标志可用下式 计算：D =5／ (y／f)· 计算：D =5／3·(y／f)·d。 其中，D为标志直径；d 其中，D为标志直径；d为测标直径。 为了减少照准误差，对所有点(框标、控制点以及预先标志点) 为了减少照准误差，对所有点(框标、控制点以及预先标志点)进行多次观测并取 其平均值。
近景摄影测量 在建筑物变形观测中的精度分析
08滨江测绘 08滨江测绘 程骏 20082350047
1 概述 近景摄影测量亦称非地形摄影测量，它是应用在工程与工业 中的摄影测量，也是摄影测量的一个分支。 所谓近景摄影测量是在近距离范围对研究各类目标进行摄影， 以确定所研究对象上点的二维或三维坐标数据或绘出目标图件 的科学技术和工艺。 近景摄影测量在建筑物变形观测中的应用非常广泛，目前已 广泛地用于科学技术的各个领域，如建筑物的变形观测，建筑 结构、地质、矿山、环境工程、考古、生物医学、体育、汽车 等各个领域，由于应用的领域非常宽广，甚至可以说：“凡可 摄影的目标，都可量测”。但是摄影测量的精度是人们关注的 焦点。
近景摄影测量技术的应用指南
近景摄影测量技术的应用指南近景摄影测量技术是指利用计算机视觉和图像处理技术，对靠近摄像机的物体或场景进行测量和分析。
它广泛应用于建筑设计、文物保护、工程测量等领域。
本文将介绍近景摄影测量技术的基本原理和应用指南，希望能为读者提供有益的信息。
一、基本原理近景摄影测量技术的核心原理是基于图像间的几何关系和图像特征提取进行测量。
它利用摄像机的位置和姿态参数与照片中的物体在像素坐标系下的位置关系，通过三角测量和尺度标定，计算出物体的三维坐标。
近景摄影测量技术主要包括三个步骤：图像获取、图像处理和数据分析。
首先，需要通过摄像机获取一系列照片，确保照片中的物体有足够的细节和特征。
然后，将这些照片导入计算机，进行图像处理和特征提取。
最后，根据摄像机的内部参数和外部参数，结合物体在不同照片中的位置比较，计算出物体在三维空间中的位置坐标。
二、应用指南（一）建筑设计与文物保护近景摄影测量技术在建筑设计和文物保护中有着广泛的应用。
通过获取建筑物或文物的照片，并进行测量和分析，可以为设计师和保护者提供宝贵的参考数据。
例如，在建筑设计中，可以测量建筑物的尺寸、形状和位置，为后续的施工工作提供准确的基础。
而在文物保护中，可以通过对文物进行三维建模和仿真，推测出其原貌，并制定科学的保护方案。
（二）工程测量与土地调查近景摄影测量技术在工程测量和土地调查中也发挥着重要的作用。
它可以快速获取大量的测量数据，并且具有高精度和低成本的优势。
在工程测量中，可以对建筑物、道路、桥梁等进行测量和分析。
同时，在土地调查中，可以对地形地貌、水文特征等进行测量和分析。
这些数据可以用于工程设计、规划和环境保护等方面。
（三）无人机摄影测量近景摄影测量技术与无人机技术的结合，为测量工作带来了革命性的变化。
传统的测量工作需要人工进行，工作效率低下且存在安全隐患。
而无人机摄影测量技术可以实现全自动、高效率的测量工作。
通过搭载摄像机的无人机，可以快速获取照片，并进行三维重建和测量。
基于普通数码影像的近景摄影测量技术研究与应用
近景摄影测量技术的研究和应用在摄影地质编录信息系统的开发中具有重要 意义。通过普通数字影像获取物体的三维几何信息，可以帮助地质学家更准确地 分析和研究地形的特征和变化。此外，摄影地质编录信息系统的开发可以大大提 高地质测量的效率和质量，从而为地质学家提供更好的服务。
引言
随着航空技术的飞速发展，直升机在军事、救援、勘察等领域的应用越来越 广泛。直升机落点位置的精确测量对于提高直升机操作的安全性、准确性和效率 具有重要意义。近年来，近景摄影技术在直升机落点位置测量领域展现出了巨大 的潜力。本次演示将探讨近景摄影技术在直升机落点位置测量中的应用，并对其 进行深入研究。
技术原理
基于普通数码影像的近景摄影测量技术主要利用了数字图像处理和计算机视 觉技术。首先，使用普通数码相机获取物体的多角度影像；然后，通过图像处理 和计算机视觉方法，提取影像中的特征点；最后，利用这些特征点进行三维重建 和测量。该技术的主要实现步骤包括：
1、影像获取：使用普通数码相机获取物体的多角度影像。相机可以配备不 同的镜头和角度，以获取更多的细节和信息。
展望未来，基于数字近景摄影测量的文物三维监测技术仍有诸多研究方向值 得深入探讨。例如，如何进一步提高该技术的测量精度和效率，实现更复杂场景 下的自动化监测等。此外，随着5G、物联网等新技术的不断发展，该技术在文物 数字化保护、远程监测等方面的应用也将得到进一步拓展。总之，基于数字近景 摄影测量的文物三维监测技术将成为未来文化遗产保护领域的重要研究方向之一。
展望未来，我们将进一步深入研究近景摄影技术在直升机落点位置测量中的 应用，优化算法和提高系统的稳定性。我们也将探索如何将该技术应用于其他类 型的飞行器，拓展其应用范围。此外，我们还将研究如何将和深度学习等技术应 用于近景摄影技术中，以进一步提高测量精度和系统的自动化程度。
基于普通数码相机的近景摄影测量方法与精度的试验研究
(4)
其中， A=L9X +L10Y +L11Z +1，初值为 1，列出法方 程， 迭代计算直至相近两次 A 值差小于给定的限差， 然后求解改正了非线性误差的像点坐标，从而根据 （3 ） 式计算未知点的空间三维坐标 （X， Y， Z ） 。 以上即为本次实验中所用的 DLT 算法的数学解 与全站仪 算模型。当解算得到未知点的三维坐标后， 测量得到的坐标进行比较来进行精度分析，计算式[6]
5
式中， X观、 Y观、 Z观分别为测点的全站仪测量计算 值， X计、 Y计、 Z计分别为相应测点的近景摄影测量计算 n 为未知点个数。 值， 2 外业工作 实验场选择西南交通大学犀浦校区六号教学楼 的一个约 30m ×18m 立面，区域中共布设 23 个标志 点， 均匀分布在大体平行的几个层面上 （见图 1 ） 。标 志点的形状 、 大小和颜色十分重要， 不仅影响到全站 仪外业坐标的量测， 而且影响到标志点影像坐标的量 测。 本实验中采用的是人工标志点， 黑白相间， 大小为 10cm ×10cm （见图 2 ） ， 标志醒目 、 清晰， 便于量测和成 像。 实验中采用的坐标系如图 3 所示， 摄影方向为 Z 方向， 指向相机为正。其中， AB 为标志点测量时的测 量基线， P 为其中一个待定的标志点。23 个标志点的 立面 （O-XY 平面 ） 分布如图 1 所示。 采用 Leica TCA2003 全站仪测定标志点的三维 坐标， X、 Z 的计算采用边角前方交会方法进行平差解 算， Y 采用三角高程方法计算。标志点坐标全站仪外 mX = 业测量精度采用中误差进行分析，结果为： 0.3mm， mY=0.4mm， mZ=0.7mm， 最弱点为： 20019 点。坐 标精度在交会方向， 即 Z 方向较弱。 2.2 摄影 采用普通数码相机对标志点进行拍摄， 摄影距离 约 50m， 选择不同的摄影基线长度， 进行多片、 多摄站 3
测绘技术中的近景摄影测量方法
测绘技术中的近景摄影测量方法近景摄影测量方法是测绘技术中一种重要的测量手段，它通过使用相机捕捉地物的图像，结合测量数据，计算地物的位置、形状和尺寸。
本文将介绍近景摄影测量方法的原理、应用以及未来发展方向。
一、原理近景摄影测量方法依赖于相机与地物之间的几何关系。
当相机拍摄地物图像时，相机光轴与地物交点确定了相机中心，而图像上的地物点与相机中心之间的距离则反映了地物的深度信息。
通过对相机光轴与地物交点的测量，以及对图像上地物点的测量，可以推导出地物的三维坐标。
在具体实施中，首先需要建立相机的内部和外部参数模型。
内部参数模型包括焦距、主点位置等相机内部参数，外部参数模型包括相机姿态和位置等相机外部参数。
然后，在地面上选择一些已知点，通过测量这些已知点在图像上的位置，以及相机和已知点之间的距离，就可以计算出相机的内外参数。
二、应用近景摄影测量方法在测绘领域有着广泛的应用。
首先，它可以用于地形测量。
通过拍摄地面图像，结合高程数据，可以实现对地形的准确测量。
这对于城市规划、环境保护等领域具有重要意义。
其次，近景摄影测量方法可以用于建筑测绘。
通过拍摄建筑物的图像，可以测量建筑物的尺寸、形状等参数。
这对于房地产开发、建筑设计等有着重要的作用。
此外，近景摄影测量方法还可以用于文物保护。
通过拍摄文物的图像，可以实现对文物的三维重建，包括形状、纹理等信息。
这对于文物保护、文物研究等具有重要的价值。
三、未来发展方向近景摄影测量方法在近年来得到了快速的发展，但仍然存在一些挑战和改进的空间。
首先，精度问题是一个需要解决的关键问题。
随着测量需求的增加，对于测量精度的要求也越来越高。
因此，需要研究更精确的参数估计方法，以提高近景摄影测量方法的精度。
其次，数据处理的效率也是一个需要改进的方面。
近景摄影测量方法产生的数据量庞大，需要进行大规模的数据处理。
因此，需要研究高效的数据处理算法，以提高数据处理的速度和效率。
此外，近景摄影测量方法还可以与其他测量技术结合，以实现更全面的测量。
近景摄影测量相机检校模型综述
字影像进 行处 理 Ｊ 。中 国矿业 大学 的杨 化超等 人分析 了 Ｄ Ｌ Ｔ方 步确定 相机 内方位元素的初值 ， 然后利用二维 Ｄ Ｌ Ｔ和共线方 程分 法所存在 的缺陷问题 ， 提 出了附有约束条件 的 Ｄ Ｌ Ｔ相机检校 方法 解 出相 机的外 方位元 素初值 ， 结合严 密的 自 检校光束法 平差进行
关键词 ： 数码相机 ， 检校模型 ， 空间后方交会 ， 自检校
中图分 类号 ： Ｔ Ｕ １ ９ ８ ． ６ 文献标 识码 ： Ａ
通过增加 比例尺一致性 和正交性 的制约条 件来提 高 近些 年来 ， 伴 随着相 机技 术 和计算 机技术 的发展 ， 在 现代 近 的检校模 型 ， 景摄影测量作 业过程 中， 数字 相机等大量 的非量测 性相 机被应 用 检校精度 Ｊ ， 并且 该作者 已经通过实验验 证 了该方 法的正确性 以 到现代测量 中， 而与 专业 量测相 机相 比， 非量 测相 机具 有没 有框 及 可 行 性 。 标， 内方位元 素不稳定及畸变差较 大等特点 。因此在 实 际的测量
第３ ９卷 第 ２ ０期 ２ ０ １ ３ 年 ７ 月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨ Ｉ Ｉ ＥＣＴＵＲＥ
Ｖｏ １ ． ３ ９ Ｎｏ ．
・２ ０ ７・
文章编号 ： １ ０ ０ ９ － ６ ８ ２ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ２ ０ — ０ ２ ０ ７ — ０ ２
规范 。
工作 过程当 中， 如果 遇 到一个 固定水 准点 且又 是 山区的情 况下 ， 可以采 用三角高程 和 四等 水准 两段水 准线路 相 闭合 的方法进 行
５ 结语
水准测 量当 中经常遇到 的难题 就是测 区只有 一个 已知点 ， 无 水 准测 量。 参考文献 ： 法进行 附合水 准测 量 ， 经常采 用 的方 法就是 采用 两条 水准 线路 ， １ ］ 沈学标． 工程 测量专业发展 的探 讨［ Ｊ ］ ． 科技 资讯 ， ２ ０ ０ ６ （ ４ ） ： 最终 闭合 到一 个点 ， 形 成 闭合水 准线路 ， 再 进行 计 算平 差 。京 秦 ［
非量测影像数字化近景摄影测量的部分问题探讨
Ａｕ ．２ ０ ｇ ０ ２
非 量 测 影 像 数 字 化 近 景 摄 影 测 量 的 部 分 问 题 探 讨
邓
（ 明理工 大学 外 事处 ， 南 昆 明 昆 云 ６０９ ） ５０ ３
摘 要 ：通 过 用 两 个 不 同 量测 对 象 和 三 种 不 同影 像 对 近 年 来 国 际上 广 为 采 用 的数 字化 近 帚摄 影 测 量 软 件 包 Ｐ Ｐｏ进 行 试 验 和 分 析 ， 结 了该 产 品 的 主要 摄 影 测 量 性 能 和 若 干 优 化 应 用 方 案 、 Ｍ ｒ 总 指 出并 分 析 了存 在 的 几 方 面主 要 问题 及 其 原 因和 对 策 ． 控 制 方 案 、 像 扫 描 、 析 自检 校 等 普 遍 就 影 解
０ 引 言
摄 影 测 量 技 术 正 不 可 逆 转 地 进 人 数 字 化 时 代 ． 为摄 影 测 量 重要 分 支 的 近景 摄 影 测 量 技 术 ， 作 因得 以与 相 应 的数 字 影 像 处 理 、 ＡＤ， Ｃ 三维 模 型 制 作 和动 画 制 作 等 技 术 相 结 合 ， 正 在 成 为 一 种 吸 引 众 多 领 域 日愈 也 关 注 和采 用 的几 何 信 息 分 析提 取 和模 型 制 作 的有 力 工 具 、 对 前 所 未有 的 机遇 与挑 战 并存 的 市 场需 求 ， 面 一
性 问题 ， 出 了在 设计 或 应 用 同 类软 件 时 应 建 立和 澄 清 的 一 些概 念 ． 提
关 键 词 ：数 字化 ； 景 摄 影 测 量 ； 量 测 影 像 ； Ｍ Ｐｏ 软 件 包试 验 近 非 Ｐ ｒ；
中 图分 类 号 ： ２ ４、 Ｐ３ １
文 献 标 识 码 ： 文 章 编 号 ：０ ７—８ ５ ２ ０ ） ４—０ ６—０ Ａ １０ ５ Ｘ（ ０ ２ ０ ０ ７
非量测相机近景摄影测量工程应用的可行性研究
1
西安科技大学硕士学位论文
1.2 国内外摄影测量的发展现状 1.2.1 航空摄影测量的发展现状
从19世纪中叶到20世纪六七十年代，模拟摄影测量经历了漫长的发展过程，摄影技 术的发展可以说是基本围绕着十分昂贵的立体测图仪进行的。随着模数转换技术、计算 机技术和自动控制技术的发展，Hela va 于1957年提出了“用数字投影代替物理投影”的 概念后，意大利的OMI公司与美国的Bend ix公司合作，于1961年制造出世界上第一台解 析测图仪AP-1。之后，到七八十年代，由于微电子技术的进步，使电子计算机体积变小 、 性能增强、价格降低，解析测图仪逐步成为摄影测量的主要测图仪器。然而，摄影测量 工作者并没有就此满足，1978年，武汉测绘科技大学王之卓教授提出了发展全数字自动 化测图系统的设想与方案，并于 1985年完成了全数字自动测图软件系统 WUDAMS 。进 入90年代，数字摄影测量工作站获得迅速发展并步入实用化阶段。当前国内外比较著名 的全数字型数字摄影测量系统见表 1.1[5 ][ 6 ] 。
Key word：Close-range Photogrammetry
Transformation
Non-metric camera
Direct Linear
Camera Calibration
Engineer ing feasibility
Thesis
：Applied Research
1 绪论
框幅
1996年后，全数字摄影测量工作站又在功能和服务方面作了重大的改进。以我国的
2
1 绪论
系统为例，VirtuoZo 依托于武汉测绘科技大学、国际数据集团（ IDG,USA ）和Inter 公司 合资的适普公司，开发出了适合我国国情的微软版软件。同时，利用在美国、日本、澳 大利亚、香港特别行政区等国家和地区的子公司，积极参与国际竞争，取得巨大成功； 中国测绘科学研究院所属的中国四维测绘技术北京公司在最近几年陆续研制开发了数 字化测图系列产品， 包括JX-4A全数字摄影测量工作站、 JSH6080 激光扫描绘图仪、 HX-23 影像数字化仪、MapED地图编辑工作站和自动数字空中三角测量软件等，这些产品也出 口到日本、巴基斯坦等国；郑州测绘学院和西安测绘研究所也在研制类似的简易型数字 摄影测量系统 。 由于科学技术的进步，摄影测量中以节省外业控制、缩短成图周期为目的的GPS 辅 助空中三角测量技术，在90年代已在我国获得生产性推广应用。我国自行研制的DDKIN 和WuCAPS软件已用于海南中澳合作项目和中越边界测图，在北京、东北、天津等测区 也得到应用。GPS/INS 激光断口扫描仪、CCD扫描仪总集成的航空自动数据采集系统也 已经列入国家 “863”计划，并且进行了紧张的研制和试验。进入数字化时代，数字摄影 测量学变为摄影测量学与计算机科学的交叉学科，而摄影测量工具也从昂贵的光机设备 发展为计算机科学及其相关的输入输出设备，科研工作者不再受专用设备制造商的控制 和摆布，系统制造主要变为“软件解算” 。这种革命性的变革，为广大摄影测量科研 工作者提供了更为广阔的发展空间，在短短的几年时间里取得了较为丰硕的研究成果， 在数字摄影测量的非语义信息提取、语义信息提取、影像识别、影像分析、DTM (DEM) 的生成、影像特征提取、影像的自动匹配和4D产品的生产等方面均取得了相当大的理论 和应用成就 。 中国国家测绘局已陆续在全国推广数字摄影测量的应用，建立了四川、陕西、黑 龙江、北京、上海、广东和湖北等 7个数字化测绘生产示范基地；武汉测绘科技大学利 用自行研制的VirtuoZo 、GeoStar 、WuCAPS 等软件系统形成了可实用的从影像到空间数 据框架的一条龙生产线，并已在我国生产单位推广应用，实现了全数字化摄影测量及其 与GPS 和GIS的有机集成，整个集成系统已在广东省国土厅投入生产，用于建立广东省 省级地球空间数据基础设施
非量测类传感器在摄影测量实验教学中的应用
非量测类传感器在摄影测量实验教学中的应用摄影测量实验教学是当前地理信息学和测绘工程领域中必备的一门课程。
在这门课程中，非量测类传感器的应用成为了近年来关注的热点。
非量测类传感器是指能够感知环境信息但无法直接量化、定量描述该信息的传感器，该类传感器在摄影测量实验中的应用正逐渐得到认可。
一、了解非量测类传感器的类型和原理在介绍非量测类传感器在摄影测量实验中的应用前，需要先了解非量测类传感器的类型和原理。
目前常用的非量测类传感器主要包括RGB相机、红外相机、全景相机等，它们能够通过感知环境光谱信息、热红外信息和全景信息等来获取景物特征和信息。
二、应用非量测类传感器进行空间信息采集利用非量测类传感器，在摄影测量实验中可以进行空间信息的采集。
比如，用全景相机拍摄某一小区的全景照片，可以获取该小区房屋的空间位置关系、建筑高度等信息，从而进行三维建模和地理信息提取。
三、应用非量测类传感器进行图像处理非量测类传感器还可以用于摄影测量实验中的图像处理。
例如，使用红外相机拍摄地表温度分布情况的图像，结合数字图像处理方法，可以提取出地表温度信息，进而应用于土地利用和气象预测等领域。
四、应用非量测类传感器进行地物分类最后，非量测类传感器还可以进行地物分类。
通过分析非量测类传感器获取的影像信息，可以识别出影像中所包含的地物种类和位置信息，从而进行高精度地物分类。
综上所述，非量测类传感器在摄影测量实验教学中的应用前景广阔。
它既能够实现三维建模和地理信息提取等功能，又可以进行图像处理和地物分类，为地理信息学和测绘工程领域的发展提供了新的手段和思路。
基于非参数测量模型的摄影测量方法研究
基于非参数测量模型的摄影测量方法研究摘要：由于近景摄影测量具有测量范围广、精度高和效率高等优点，其在大尺寸精密测量任务中承担越来越重要的角色。
随着越来越多的商业级单反相机应用到三维空间测量，发现其测量精度与专业相机相比有一定差距。
经大量分析发现，除了相机本身原因外，自标定模型过多地依赖相机内部参数，尤其是畸变参数，是导致测量精度降低的重要原因。
关键词：测量；摄影测量；非参数模型1前言随着数字成像技术及器件的快速发展，近景摄影测量以其大视场、高精度、高自动化、高效率等特点被越来越多地应用到大尺寸物体形貌精密测量中。
在该测量方法中，相机校准精度直接影响最终测量精度，因此相机标定是摄影测量的一个重要环节。
由于摄影测量所用相机需要配备广角镜头，因此像面畸变会比较严重。
再加上摄影测量对测量精度的高要求，传统视觉标定方法已无法应用于摄影测量中。
经过多年的研究，基于平差算法的自标定方法以其高精度、高自动化等优点，被认为是最适合高精度近景摄影测量的标定方法并得到了广泛的应用。
对于用于摄影测量的专业相机，比如V-star测量系统的INCA3a相机，经过标定后可以达到1”的分辨率，像面残差的均方根分布在0.025~0.05pixel范围内。
然而，随着越来越多的商业级单反相机应用到摄影测量中，其测量精度与专业相机比会有较大的差距。
经研究发现，除了受相机本身制造精度相对低的影响外，相机自标定模型存在的局限性也是重要的影响因素。
比如像面的不平整会导致相机焦距无法精确标定；自标定的畸变参数间存在很高的相关性大大降低了标定结果和测量结果的稳定性；畸变校准模型只是对镜头畸变的逼近和仿真，不能准确校正镜头畸变，从而导致测量精度受到影响等。
基于上述原因，大视场商业级单反相机的精密标定问题成为一个研究重点。
针对该问题，国外研究出了垂线标定法和Zeiss实验室标定法等非在线相机标定方法。
但是它们都没摆脱对相机畸变参数模型的依赖，校准精度依然受到了限制。
近景摄影测量中数码相机检校的探讨
双击照片 002 的图标 Image002，量测控制点坐标文件给出 的至少四个控制点，例如：303、304、603、604、903、904。
从 Measurement 菜单项中选择 Driverback，或者，在工具条上 单击 Driverback 按钮，或用快捷键 ALT+D。系统将执行单像后 方交会运算，然后运用计算所得的参数，自动识别量测剩余下的 点。量测完成后，双击图像窗口左上角的相机图像标志，或者单 击窗口右上角的 X 按钮，关闭照片。
经实地勘查研究最终选定在某个家属楼上布设检校场该家属楼高大约30电梯走廊墙体和凹槽构成了前后四个层次的立体结构符合建立室外大型三维检校场的条件而且在该楼对面40是一栋五层的办公楼在办公楼上能够在不同的高度进行多方位的立体拍摄
建筑工程
ARCHITECTURAL ENGINEERING
近景摄影测量中数码相机检校的探讨
其中，
，
式中，
，
（2）
80 河南科技 2010.4 上
其中，F 为摄影机的焦距，k 为光圈号数，E 为模糊圈直径，则 H 就是超焦点距离，又称无穷远起点，超焦距以外的目标点的距 离都认为是无穷远，且构象清晰。该相机的光圈号数 k 的范围为 4～32，检校焦距为 49.8mm，由公式（2）可知 40 米在超焦点距离 之外，可当做无穷远处，成像清晰。
基于普通数码相机的近景摄影测量方法与精度的试验研究
基于普通数码相机的近景摄影测量方法与精度的试验研究摘要：近景摄影测量是一种重要的测量方法，它可以通过普通数码相机获取地物表面的影像数据，并利用影像处理技术进行测量与分析。
本文通过对近景摄影测量方法的探究与试验研究，旨在验证普通数码相机在测量应用中的可靠性与精度，并探讨其在不同条件下的适用性。
关键词：近景摄影测量、普通数码相机、影像处理技术、可靠性、精度1.引言近景摄影测量是一种使用相机、三维坐标测量仪和影像处理软件等设备来测定地物三维坐标的方法。
传统的近景摄影测量需要昂贵的专业设备和复杂的操作过程，限制了其在一些实际应用中的推广。
而普通数码相机作为一种便携、价格低廉且操作简便的摄影设备，具有广泛的应用潜力。
本文将通过试验研究，探究基于普通数码相机的近景摄影测量方法的可行性与精度。
2.方法与材料2.1研究方法本研究采用场地试验的方法，通过选择适当的场地、目标和测量控制点等，使用普通数码相机进行拍摄，并利用影像处理技术进行测量与分析。
2.2实验设备本实验所使用的设备包括：普通数码相机、三维坐标测量仪、计算机和影像处理软件等。
2.3实验场地选择一处具有明显地物特征的场地，例如建筑物、高耸的树木等，并进行控制点的布设。
3.实验步骤3.1场地选择与控制点布设根据实际需求选择适当的场地，并在场地上设置控制点。
控制点的数量与布设应满足测量的精度需求。
3.2拍摄影像使用普通数码相机在不同角度和高度下拍摄场的目标，并保持相机的稳定。
3.3影像处理与测量将拍摄的影像导入计算机，并使用影像处理软件进行处理。
通过识别控制点并测量其在影像中的像素坐标，然后与其在实际坐标系中的坐标进行对比，从而计算影像的尺度，进而测量出地物的三维坐标。
4.结果与讨论根据实验结果，我们可以评估基于普通数码相机的近景摄影测量方法的可靠性与精分析其适用性。
实验结果表明，在适当的控制点布设和影像处理技术的支持下，基于普通数码相机的近景摄影测量方法具有可靠的测量精度。
基于非量测数码相机的近景摄影测量技术研究的开题报告
基于非量测数码相机的近景摄影测量技术研究的开题报告一、研究背景和意义非量测数码相机是近几年新兴的摄影测量工具，相比传统的量测数码相机，其价格更为便宜，操作更为方便，并且能够获取相对高精度的三维测量数据。
在近景摄影测量的领域中，非量测数码相机的应用也是逐渐增多。
近景摄影测量技术是数字城市建设和文物保护等领域中的重要技术手段，其可以快速准确获取待测物体的三维坐标、形状和纹理等信息，为文物数字化重建、虚拟现实、城市规划等领域提供了基础数据。
但是传统的近景摄影测量技术需要使用高精度的量测数码相机，成本较高，对操作者的要求也比较高。
因此，基于非量测数码相机的近景摄影测量技术具有较为广阔的应用前景和研究价值，对于提高数字城市建设和文物保护工作的效率和质量具有积极意义。
二、研究内容和方法本研究的主要内容是基于非量测数码相机的近景摄影测量技术研究，旨在探索该技术在数字城市建设和文物保护领域中的应用。
具体来说，本研究将采用如下方法进行：1. 对不同型号的非量测数码相机进行测试，比较其在近景摄影测量中的精度和效率，选择合适的相机进行后续实验。
2. 建立近景摄影测量的基本原理和数学模型，探究非量测数码相机在其中的应用规律和局限性。
3. 设计近景摄影测量的实验方案，采集实验数据，并对数据进行处理和分析，验证研究成果的可行性和精度。
4. 比较本研究所提出的基于非量测数码相机的近景摄影测量技术和传统技术的优劣和适用范围。
三、研究预期成果1. 研究非量测数码相机在近景摄影测量中的应用规律和精度，并确定其适用范围和局限性。
2. 研究基于非量测数码相机的近景摄影测量技术，提出相应的数据采集、处理和分析方法，实现高效准确测量。
3. 对比传统技术和本研究所提出的技术的优缺点，并探索二者的融合和发展方向。
四、研究进度计划1. 第一年：对不同型号的非量测数码相机进行测试，并初步确定其在近景摄影测量中的应用范围和精度。
2. 第二年：建立近景摄影测量的基本原理和数学模型，探究非量测数码相机在其中的应用规律和局限性。
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x = x +Δx = x + k1 ( x - x0) r2
y = y +Δy = y + k1 ( y - y0) r2
(5)
由 (3) 式计算未知点空间坐标 ( X 、Y 、Z) 。
收稿日期 :2001 11 21 第一作者简介 :程效军 (1964 —) ,男 ,同济大学测量与国土信息工程系副教 授 ,硕士导师 ,主要从事数字近景摄影测量与精密工程测量研究 。
基于非量测数字相机的近景摄影测量 :程效军 罗 武
9
基于非量测数字相机的近景摄影测量
程效军 罗 武
(同济大学测量与国土信息工程系)
摘 要 介绍了应用基于非量测数字相机的近景摄影测量方法进行建筑物外形的测量 ,通过直
接线性变换 (DLT) 计算未知点的空间三维坐标 ,并探讨了数字影像畸变改正对解算结果的影响 ,应用此 方法很好地解决了人体骨架模型的测量 。
关键词 近景摄影测量 畸变差 共线条件方程 直接线性变换
1 概述
近景摄影测量作为摄影测量的一个重要分支 ,近 一 、二十年以来获得了很大的发展 ,在高精度三维测量 以及变形监测 、工业检测等领域有了不少成功的经验 。
向相对 x 方向的比例变化率 ds (即比例尺不一性) 以及 x 、y 轴间的不垂直性 (即不正交性) dβ这 11 个参数的 函数 , X 、Y 、Z 是点的空间坐标 , x , y 是相应点的影像 坐标 。
10 铁 路 航 测 2002 年第 1 期
相比 ,其差值就可视为“真差”。X 、Y 、Z 坐标中误差为
子全站仪 SET2000 测定其三维坐标 ,一部分点作为数
σX =
Σ( X观测值 - X计算值) 2
mY 5. 052 5. 85 5. 499 5. 886
mZ 5. 732 4. 91 4. 248 3. 768
表 4 近距离拍摄时精度分析
mm
控制点数 6 9 12 18
m0 9. 58 1. 35 1. 64 0. 82
mX 13. 90 1. 94 1. 93 1. 60
mY 30. 44 2. 80 2. 26 1. 63
4. 5
3. 4
- 2. 3
- 3. 1
1. 4
2. 1
0. 5
4. 4
7 个控制点 8. 8 1. 6 4. 2 8. 6 2. 8
ΔY 19 个控制点 29 个控制点
7. 9
11. 0
4. 4
3. 8
7. 1
6. 7
4. 2
6. 7
2. 6
4. 6
7 个控制点 0. 7 - 5. 8 - 4. 1 - 4. 3 - 3. 6
却大大减少了 。此外 ,从近距离拍摄一组数据发现一个 问题 , 当取 6 个控制点时 , m0 = 9. 58 mm , mX = 13. 9 mm , mY = 30. 44 mm , m Z = 8. 97 mm ,这些数据远远大 于精度规定的要求 ,经过分析 ,造成这种现象的原因主 要是控制点的位置不尽合理 ,6 个控制点基本上在同 一平面上 ,因此在以后的作业中应尽量避免这种情况 的出现 。
nX
字近景摄影测量时的控制点 ,另一部分点作为检核点 。 采用某数码相机 ,其分辨力为 1024 ×1280 ,拍摄的像片
σY =
Σ( Y观测值 - Y计算值) 2
nY
分为两组 ,一组作为远距离 ,拍摄距离为 18 m 左右 ,基 (6) 本上把所有目标点都拍摄进去 ;另一组则主要是针对
σZ =
Σ( Z观测值 - Z计算值) 2
研究近景摄影测量精度问题的一种有效方法为比 较法 。为了能得到可靠的精度数据需要进行较大数量 的实验 ,把每一个摄影测量所得出的坐标同其已知值
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=
0
分析式 (3) 可知 :对称物镜畸变参数为 k1 , 此时共
有 12 个未知参数 。
每一个像点坐标观测值的误差方程式为
Vx = -
1 A
[ l1 X
+
l2 Y
+
l3
Z
+
l4
+
xXl9
+
x Yl10
+
x Zl11
+
A(x
-
x0) r2 k1 + x ]
(4)
Vy = -
1 A
[ l5 X
+
l6 Y
近距离像片应该达到的点位精度应为 1. 8 mm 左右 。 从以上数据可以看出 , 当控制点数量达到一定数
量时 (如 9 个控制点) , 再增加控制点的数量 , 无论是 X 、Y 轴还是 Z 轴 ,精度的提高不是很明显 。也就是说在 控制点数量一定时可以达到预定的目标 , 但是工作量
保证它的每一部分都至少被一个像对观测到 ,物距基 本上都在 4 m 左右 ,所需的控制点采用活动控制架系 统 ,控制点固定布置在活动控制架上 ,用电子全站仪对 控制点观测一次就可以了 ,对不同的模型这些控制点 仍保持不变 。
ΔZ 19 个控制点 29 个控制点
3. 0
3. 6
- 2. 3
- 1. 2
- 0. 4
0. 6
- 9. 8
- 8. 0
0. 7
- 0. 4
表 2 近距离拍摄时检查点的三维坐标差值
mm
点 号
ΔX
ΔY
ΔZ
6 个控制点 9 个控制点 18 个控制点 6 个控制点 9 个控制点 18 个控制点 6 个控制点 9 个控制点 18 个控制点
如下形式
近景摄影测量采用直接线性变换的基本公式为
x
+
L1 L9
X X
+ L2 Y + L3 Z + L4 + L 10 Y + L 11 Z + 1
=0
(1)
y
+
L5 L9
X X
+ L6 Y + L7 Z + L8 + L 10 Y + L 11 Z + 1
=0
式中 :L1 至 L11 是 11 个系数 ,它们是像片的 6 个外 方位元素 ( Xs , Ys , Zs ,φ,ω珔, k) ,3 个内方位元素 ( 主点
的坐标仪坐标 x0 , y0 以及所摄像片的 x 向主距f x) , y 方
(x -
x0)
+Δx
+
L1 X L9 X
+ L2 Y + L3 Z + L4 + L 10 Y + L 11 Z + 1
=
0
(3)
(y -
y0)
+Δy
+
L5 X L9 X
+ L6 Y + L7 Z + L8 + L 10 Y + L 11 Z + 1
mZ 8. 97 1. 29 1. 10 1. 36
衡量远 、近距离摄影测量精度高低最重要的指标
就是由 (6) 式计算得到的σX ,σY ,σZ 大小 ,也就是表 3 、 表 4 中 mX , mY , mZ 的值 。由于像片 1 、2 的像素比平均为 9. 7 ,像片 3 、4 的象素比平均为 5. 3 , 因此 , 远距离象片 应该达到的点位坐标精度应为 9. 7/ 3 ,即 3. 2 mm 左右 ;
Y/ m 2. 320 8 2. 325 3 2. 323 1 2. 313 6 2. 306 2 2. 308 2 2. 309 3 2. 313 2 2. 314 2 2. 315 5 2. 313 6 2. 313 2. 312 8 2. 313 7 2. 246 8 2. 241 9 2. 244 4 2. 248 1 2. 246 7
在建筑物立面上贴了 70 多个十字丝标志 ,采用电 子全站仪测量值之差 ,详细结果见表 1 与表 2 。
表 1 远距离拍摄时检查点的三维坐标差值
mm
点 号
2 7 26 56 76
7 个控制点 3. 5 4. 6 - 4. 1 2. 2 5. 7
ΔX 19 个控制点 29 个控制点
3. 5
4. 2
25
8. 5
- 1. 4
0. 5
44. 1
- 2. 0
- 3. 2
- 19. 7
2. 4
- 4. 5
33
16. 4
1. 9
2. 3
- 25. 7
5. 4
2. 2
- 7. 9
1. 0
- 0. 1
45
6. 9
2. 1
1. 9
- 46. 1
6. 0
2. 6
- 11. 6
- 1. 5
- 0. 4
60
- 5. 7
2 近景摄影测量的数学模型
虑畸变的影响 ,而光学畸变差主要以辐射方向为主
Δx = ( x - x0) ·k1 r2
Δy = ( y - y0) ·k1 r2
(2)
其中 r = ( x - x0) 2 + ( y - y0) 2
在直接线形变换的共线条件方程式中 , 对像点坐
标 x0 , y0 再分别加入改正项Δx ,Δy , 则方程式可写成
Z/ m 1. 279 3 1. 274 7 1. 277 1. 281 7 1. 280 3 1. 283 5 1. 281 8 1. 195 1. 195 8 1. 195 2 1. 192 5 1. 195 5 1. 196 4 1. 195 1 . 809 6 . 804 9 . 807 3 . 808 2 . 806 4