郭瓊琳

摘 要 隨著工業(yè)的快速發(fā)展，對數(shù)字近景工業(yè)攝影測量技術(shù)提出了更高的要求。文章首先對數(shù)字近景工業(yè)測量關(guān)鍵技術(shù)進行分析研究，包括單像機三坐標測量的新方法、像機的自標定算法，其次分析數(shù)字近景工業(yè)攝影測量關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 數(shù)據(jù)近景工業(yè)；攝影測量；應(yīng)用分析

中圖分類號：P231 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）08-0044-02

1 數(shù)字近景工業(yè)攝影測量關(guān)鍵技術(shù)研究分析

1）現(xiàn)代化數(shù)字圖像的直接獲取與處理。分析傳統(tǒng)的圖像獲取，即電子管攝像機，根據(jù)功能劃分，主要包括量測像機、半量測像機、非量測像機，對于量測像機，其主要目的是精密測量物體的位置、尺寸、運動軌跡，其具有機械結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、鏡頭光學(xué)畸變小、長焦距和相片尺寸大的特點，但是，隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，固體式數(shù)字攝像機已不斷涌現(xiàn)在市場中，即數(shù)字像機，數(shù)字像機在各個領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，尤其是廣播電視，其主要有CCD圖像傳感器、攝影鏡頭及相關(guān)電子電路等附件構(gòu)成，根據(jù)性能的不同，數(shù)字像機分為標準視頻攝像機和數(shù)碼相機，其主要通過定向反光標志和標志中心的亞像素精確定位的亞像素邊緣檢測、子像素精度中心定位來實現(xiàn)物體測量，對于定向反光標志中的RRT標志的“準二值攝影”，可以采用梯度幅值法來提高圖像測量的精度，亞像素精度邊緣定位后，采用橢圓最小二乘擬合的方法來獲取反光標志中心，最后確定像素的精度。

2）數(shù)字像機的試驗場法標定技術(shù)、自標定技術(shù)。試驗場法標定是指對已控制點攝影的單片相機空間后交會進行求解，其具有計算簡單、攝影幾何圖形要求低、內(nèi)外參數(shù)相關(guān)性影響小的特點，例如某實驗采用了28mm/2.8D、視場角為60°*46°的尼康D2H數(shù)碼相機，在拍攝過程中，由于相機焦距是固定的，并且設(shè)置的攝影距離為3.2 m，分別在不同攝影位置對事物進行順時針拍攝和逆時針拍攝，為了驗證不同參數(shù)對標定結(jié)果的影響，分別選擇不同的畸變參數(shù)，并對其進行標定，通過統(tǒng)計點坐標差值的大小，驗證標定結(jié)果的好壞。對于數(shù)碼相機的自標定技術(shù)，也稱為光速法自標定，其主要通過一般誤差方程式、復(fù)共線性與過度參數(shù)化的克服來進行標定，對于復(fù)共線性與過度參數(shù)化的克服，其主要通過改善平差計算的幾何條件和內(nèi)部參數(shù)處理為加權(quán)觀測值來計算自標定結(jié)果，而平差計算的幾何條件可以通過增加控制點的數(shù)量、增加像片的數(shù)量或攝站數(shù)量、增加每片上的像點數(shù)量、采用較好的交會圖形進行攝影和適當位置將像機選裝90°進行拍攝，對于內(nèi)部參數(shù)處理為加權(quán)觀測值，以拍攝的10張相片為例，在試驗中測量內(nèi)部參數(shù)不同的自標定結(jié)果，內(nèi)部參數(shù)不同的自標定結(jié)果如表1所示，分析表1中各像機內(nèi)部參數(shù)的像點殘差的均方根，可以知道，與內(nèi)部參數(shù)相同的所有像點殘差相比，各像片內(nèi)部參數(shù)不同的自標定法的像點殘差幾乎縮小了1倍。

3）攝影自動化測量技術(shù)。由于傳統(tǒng)的近景攝影設(shè)備主要是基于膠片式像片，傳統(tǒng)的近景攝影測量具有焦距長的特點，隨著現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，傳統(tǒng)的近景攝影設(shè)備已不能滿足人們的需求，而數(shù)字近景攝影測量受到了人們的極大的青睞，其實現(xiàn)了自動化的視覺測量技術(shù)，其測量流程如圖1所示。

圖1 數(shù)字攝影測量流程

對于自動化測量技術(shù)中的基于編碼標志像點的自動識別，其主要分為同心圓環(huán)型和點分布型兩種編碼標志，具有自動探測、識別、量測的功能。在設(shè)計編碼過程中，應(yīng)充分考慮旋轉(zhuǎn)、平移、尺寸的不變性、探測與定位的方便性、標志中心定位精度性等。對于編碼標志的識別與定位，采用邊緣檢測算子的方式來自動探測出橢圓影像的候選標志區(qū)域和非標志區(qū)域，若候選標志區(qū)域需要提出非標識區(qū)域，可以通過像素數(shù)、圓度、標志中心橢圓擬合的殘差、對比度、編碼圓環(huán)橢圓擬合殘差來剔除掉。

2 數(shù)字近景工業(yè)攝影測量關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用分析

數(shù)字近景工業(yè)攝影測量技術(shù)在各個領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，如大型天線模胎面型檢測、星載可展開式天線面測量、機載InSAR基線動態(tài)測量方法的模擬試驗等，針對大型天線模胎面型檢測，隨著現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，我國正在研發(fā)口徑大小為50 m的天線，在設(shè)計過程中，由于天線尺寸較長，這就需要將天線從以中心體里到外分成7個環(huán)面，7個環(huán)面需要七種不同尺寸的模胎，如圖2、3所示，表示天線效果圖和長方形的6號模胎。

圖2 天線效果圖 圖3 長方形6號模胎

根據(jù)天線不同環(huán)的安裝要求，天線安裝的第1～4環(huán)，模胎的設(shè)計面型誤差應(yīng)小于0.25 mm，而其它環(huán)的設(shè)計面型誤差應(yīng)小于0.3 mm，但是，模胎面型的測量精度要由于0.1 mm。對于模胎面型的測量方案，采用圓形RRT標志的“準二值影像”得到實際的模胎影像，采用雙經(jīng)緯儀測量系統(tǒng)對控制點進行測量，提高模胎測量的精度。另外，還需要進行設(shè)站布設(shè)、坐標解算、面型誤差計算等流程，尤其是面型誤差計算結(jié)果，可以采用CAD面型轉(zhuǎn)換法對點坐標的面型誤差進行計算，采用內(nèi)部參數(shù)均不同的自標定法的測量點計算出模胎面型的法向偏差，如圖4所示，分析圖4中的法向偏差的變化，可以知道，像機對模胎面型誤差的檢測精度提高了很多，因此，數(shù)字近景攝影測量技術(shù)在天線模胎面型檢測中得到廣泛應(yīng)用。

圖4 模胎面型的法向偏差

2 結(jié)束語

隨著現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，數(shù)字近景攝影測量技術(shù)取代了電子管攝像機，數(shù)字近景攝影測量主要采用RRT標志的“準二值攝影”和內(nèi)部參數(shù)均不同的自標定技術(shù)來實現(xiàn)的。

參考文獻

[1]黃桂平.數(shù)字近景工業(yè)攝影測量關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用[D].天津大學(xué)，2005.

[2]韓紅濤.數(shù)字近景攝影測量雙相機系統(tǒng)若干關(guān)鍵技術(shù)的研究[D].遼寧工程技術(shù)大學(xué)，2012.

[3]馮其強.數(shù)字工業(yè)攝影測量技術(shù)研究與實踐[D].解放軍信息工程大學(xué)，2010.endprint

摘 要 隨著工業(yè)的快速發(fā)展，對數(shù)字近景工業(yè)攝影測量技術(shù)提出了更高的要求。文章首先對數(shù)字近景工業(yè)測量關(guān)鍵技術(shù)進行分析研究，包括單像機三坐標測量的新方法、像機的自標定算法，其次分析數(shù)字近景工業(yè)攝影測量關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 數(shù)據(jù)近景工業(yè)；攝影測量；應(yīng)用分析

中圖分類號：P231 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）08-0044-02

1 數(shù)字近景工業(yè)攝影測量關(guān)鍵技術(shù)研究分析

1）現(xiàn)代化數(shù)字圖像的直接獲取與處理。分析傳統(tǒng)的圖像獲取，即電子管攝像機，根據(jù)功能劃分，主要包括量測像機、半量測像機、非量測像機，對于量測像機，其主要目的是精密測量物體的位置、尺寸、運動軌跡，其具有機械結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、鏡頭光學(xué)畸變小、長焦距和相片尺寸大的特點，但是，隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，固體式數(shù)字攝像機已不斷涌現(xiàn)在市場中，即數(shù)字像機，數(shù)字像機在各個領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，尤其是廣播電視，其主要有CCD圖像傳感器、攝影鏡頭及相關(guān)電子電路等附件構(gòu)成，根據(jù)性能的不同，數(shù)字像機分為標準視頻攝像機和數(shù)碼相機，其主要通過定向反光標志和標志中心的亞像素精確定位的亞像素邊緣檢測、子像素精度中心定位來實現(xiàn)物體測量，對于定向反光標志中的RRT標志的“準二值攝影”，可以采用梯度幅值法來提高圖像測量的精度，亞像素精度邊緣定位后，采用橢圓最小二乘擬合的方法來獲取反光標志中心，最后確定像素的精度。

2）數(shù)字像機的試驗場法標定技術(shù)、自標定技術(shù)。試驗場法標定是指對已控制點攝影的單片相機空間后交會進行求解，其具有計算簡單、攝影幾何圖形要求低、內(nèi)外參數(shù)相關(guān)性影響小的特點，例如某實驗采用了28mm/2.8D、視場角為60°*46°的尼康D2H數(shù)碼相機，在拍攝過程中，由于相機焦距是固定的，并且設(shè)置的攝影距離為3.2 m，分別在不同攝影位置對事物進行順時針拍攝和逆時針拍攝，為了驗證不同參數(shù)對標定結(jié)果的影響，分別選擇不同的畸變參數(shù)，并對其進行標定，通過統(tǒng)計點坐標差值的大小，驗證標定結(jié)果的好壞。對于數(shù)碼相機的自標定技術(shù)，也稱為光速法自標定，其主要通過一般誤差方程式、復(fù)共線性與過度參數(shù)化的克服來進行標定，對于復(fù)共線性與過度參數(shù)化的克服，其主要通過改善平差計算的幾何條件和內(nèi)部參數(shù)處理為加權(quán)觀測值來計算自標定結(jié)果，而平差計算的幾何條件可以通過增加控制點的數(shù)量、增加像片的數(shù)量或攝站數(shù)量、增加每片上的像點數(shù)量、采用較好的交會圖形進行攝影和適當位置將像機選裝90°進行拍攝，對于內(nèi)部參數(shù)處理為加權(quán)觀測值，以拍攝的10張相片為例，在試驗中測量內(nèi)部參數(shù)不同的自標定結(jié)果，內(nèi)部參數(shù)不同的自標定結(jié)果如表1所示，分析表1中各像機內(nèi)部參數(shù)的像點殘差的均方根，可以知道，與內(nèi)部參數(shù)相同的所有像點殘差相比，各像片內(nèi)部參數(shù)不同的自標定法的像點殘差幾乎縮小了1倍。

3）攝影自動化測量技術(shù)。由于傳統(tǒng)的近景攝影設(shè)備主要是基于膠片式像片，傳統(tǒng)的近景攝影測量具有焦距長的特點，隨著現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，傳統(tǒng)的近景攝影設(shè)備已不能滿足人們的需求，而數(shù)字近景攝影測量受到了人們的極大的青睞，其實現(xiàn)了自動化的視覺測量技術(shù)，其測量流程如圖1所示。

圖1 數(shù)字攝影測量流程

對于自動化測量技術(shù)中的基于編碼標志像點的自動識別，其主要分為同心圓環(huán)型和點分布型兩種編碼標志，具有自動探測、識別、量測的功能。在設(shè)計編碼過程中，應(yīng)充分考慮旋轉(zhuǎn)、平移、尺寸的不變性、探測與定位的方便性、標志中心定位精度性等。對于編碼標志的識別與定位，采用邊緣檢測算子的方式來自動探測出橢圓影像的候選標志區(qū)域和非標志區(qū)域，若候選標志區(qū)域需要提出非標識區(qū)域，可以通過像素數(shù)、圓度、標志中心橢圓擬合的殘差、對比度、編碼圓環(huán)橢圓擬合殘差來剔除掉。

2 數(shù)字近景工業(yè)攝影測量關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用分析

數(shù)字近景工業(yè)攝影測量技術(shù)在各個領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，如大型天線模胎面型檢測、星載可展開式天線面測量、機載InSAR基線動態(tài)測量方法的模擬試驗等，針對大型天線模胎面型檢測，隨著現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，我國正在研發(fā)口徑大小為50 m的天線，在設(shè)計過程中，由于天線尺寸較長，這就需要將天線從以中心體里到外分成7個環(huán)面，7個環(huán)面需要七種不同尺寸的模胎，如圖2、3所示，表示天線效果圖和長方形的6號模胎。

圖2 天線效果圖 圖3 長方形6號模胎

根據(jù)天線不同環(huán)的安裝要求，天線安裝的第1～4環(huán)，模胎的設(shè)計面型誤差應(yīng)小于0.25 mm，而其它環(huán)的設(shè)計面型誤差應(yīng)小于0.3 mm，但是，模胎面型的測量精度要由于0.1 mm。對于模胎面型的測量方案，采用圓形RRT標志的“準二值影像”得到實際的模胎影像，采用雙經(jīng)緯儀測量系統(tǒng)對控制點進行測量，提高模胎測量的精度。另外，還需要進行設(shè)站布設(shè)、坐標解算、面型誤差計算等流程，尤其是面型誤差計算結(jié)果，可以采用CAD面型轉(zhuǎn)換法對點坐標的面型誤差進行計算，采用內(nèi)部參數(shù)均不同的自標定法的測量點計算出模胎面型的法向偏差，如圖4所示，分析圖4中的法向偏差的變化，可以知道，像機對模胎面型誤差的檢測精度提高了很多，因此，數(shù)字近景攝影測量技術(shù)在天線模胎面型檢測中得到廣泛應(yīng)用。

圖4 模胎面型的法向偏差

2 結(jié)束語

隨著現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，數(shù)字近景攝影測量技術(shù)取代了電子管攝像機，數(shù)字近景攝影測量主要采用RRT標志的“準二值攝影”和內(nèi)部參數(shù)均不同的自標定技術(shù)來實現(xiàn)的。

參考文獻

[1]黃桂平.數(shù)字近景工業(yè)攝影測量關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用[D].天津大學(xué)，2005.

[2]韓紅濤.數(shù)字近景攝影測量雙相機系統(tǒng)若干關(guān)鍵技術(shù)的研究[D].遼寧工程技術(shù)大學(xué)，2012.

[3]馮其強.數(shù)字工業(yè)攝影測量技術(shù)研究與實踐[D].解放軍信息工程大學(xué)，2010.endprint

摘 要 隨著工業(yè)的快速發(fā)展，對數(shù)字近景工業(yè)攝影測量技術(shù)提出了更高的要求。文章首先對數(shù)字近景工業(yè)測量關(guān)鍵技術(shù)進行分析研究，包括單像機三坐標測量的新方法、像機的自標定算法，其次分析數(shù)字近景工業(yè)攝影測量關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 數(shù)據(jù)近景工業(yè)；攝影測量；應(yīng)用分析

中圖分類號：P231 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）08-0044-02

1 數(shù)字近景工業(yè)攝影測量關(guān)鍵技術(shù)研究分析

1）現(xiàn)代化數(shù)字圖像的直接獲取與處理。分析傳統(tǒng)的圖像獲取，即電子管攝像機，根據(jù)功能劃分，主要包括量測像機、半量測像機、非量測像機，對于量測像機，其主要目的是精密測量物體的位置、尺寸、運動軌跡，其具有機械結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、鏡頭光學(xué)畸變小、長焦距和相片尺寸大的特點，但是，隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，固體式數(shù)字攝像機已不斷涌現(xiàn)在市場中，即數(shù)字像機，數(shù)字像機在各個領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，尤其是廣播電視，其主要有CCD圖像傳感器、攝影鏡頭及相關(guān)電子電路等附件構(gòu)成，根據(jù)性能的不同，數(shù)字像機分為標準視頻攝像機和數(shù)碼相機，其主要通過定向反光標志和標志中心的亞像素精確定位的亞像素邊緣檢測、子像素精度中心定位來實現(xiàn)物體測量，對于定向反光標志中的RRT標志的“準二值攝影”，可以采用梯度幅值法來提高圖像測量的精度，亞像素精度邊緣定位后，采用橢圓最小二乘擬合的方法來獲取反光標志中心，最后確定像素的精度。

2）數(shù)字像機的試驗場法標定技術(shù)、自標定技術(shù)。試驗場法標定是指對已控制點攝影的單片相機空間后交會進行求解，其具有計算簡單、攝影幾何圖形要求低、內(nèi)外參數(shù)相關(guān)性影響小的特點，例如某實驗采用了28mm/2.8D、視場角為60°*46°的尼康D2H數(shù)碼相機，在拍攝過程中，由于相機焦距是固定的，并且設(shè)置的攝影距離為3.2 m，分別在不同攝影位置對事物進行順時針拍攝和逆時針拍攝，為了驗證不同參數(shù)對標定結(jié)果的影響，分別選擇不同的畸變參數(shù)，并對其進行標定，通過統(tǒng)計點坐標差值的大小，驗證標定結(jié)果的好壞。對于數(shù)碼相機的自標定技術(shù)，也稱為光速法自標定，其主要通過一般誤差方程式、復(fù)共線性與過度參數(shù)化的克服來進行標定，對于復(fù)共線性與過度參數(shù)化的克服，其主要通過改善平差計算的幾何條件和內(nèi)部參數(shù)處理為加權(quán)觀測值來計算自標定結(jié)果，而平差計算的幾何條件可以通過增加控制點的數(shù)量、增加像片的數(shù)量或攝站數(shù)量、增加每片上的像點數(shù)量、采用較好的交會圖形進行攝影和適當位置將像機選裝90°進行拍攝，對于內(nèi)部參數(shù)處理為加權(quán)觀測值，以拍攝的10張相片為例，在試驗中測量內(nèi)部參數(shù)不同的自標定結(jié)果，內(nèi)部參數(shù)不同的自標定結(jié)果如表1所示，分析表1中各像機內(nèi)部參數(shù)的像點殘差的均方根，可以知道，與內(nèi)部參數(shù)相同的所有像點殘差相比，各像片內(nèi)部參數(shù)不同的自標定法的像點殘差幾乎縮小了1倍。

3）攝影自動化測量技術(shù)。由于傳統(tǒng)的近景攝影設(shè)備主要是基于膠片式像片，傳統(tǒng)的近景攝影測量具有焦距長的特點，隨著現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，傳統(tǒng)的近景攝影設(shè)備已不能滿足人們的需求，而數(shù)字近景攝影測量受到了人們的極大的青睞，其實現(xiàn)了自動化的視覺測量技術(shù)，其測量流程如圖1所示。

圖1 數(shù)字攝影測量流程

對于自動化測量技術(shù)中的基于編碼標志像點的自動識別，其主要分為同心圓環(huán)型和點分布型兩種編碼標志，具有自動探測、識別、量測的功能。在設(shè)計編碼過程中，應(yīng)充分考慮旋轉(zhuǎn)、平移、尺寸的不變性、探測與定位的方便性、標志中心定位精度性等。對于編碼標志的識別與定位，采用邊緣檢測算子的方式來自動探測出橢圓影像的候選標志區(qū)域和非標志區(qū)域，若候選標志區(qū)域需要提出非標識區(qū)域，可以通過像素數(shù)、圓度、標志中心橢圓擬合的殘差、對比度、編碼圓環(huán)橢圓擬合殘差來剔除掉。

2 數(shù)字近景工業(yè)攝影測量關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用分析

數(shù)字近景工業(yè)攝影測量技術(shù)在各個領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，如大型天線模胎面型檢測、星載可展開式天線面測量、機載InSAR基線動態(tài)測量方法的模擬試驗等，針對大型天線模胎面型檢測，隨著現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，我國正在研發(fā)口徑大小為50 m的天線，在設(shè)計過程中，由于天線尺寸較長，這就需要將天線從以中心體里到外分成7個環(huán)面，7個環(huán)面需要七種不同尺寸的模胎，如圖2、3所示，表示天線效果圖和長方形的6號模胎。

圖2 天線效果圖 圖3 長方形6號模胎

根據(jù)天線不同環(huán)的安裝要求，天線安裝的第1～4環(huán)，模胎的設(shè)計面型誤差應(yīng)小于0.25 mm，而其它環(huán)的設(shè)計面型誤差應(yīng)小于0.3 mm，但是，模胎面型的測量精度要由于0.1 mm。對于模胎面型的測量方案，采用圓形RRT標志的“準二值影像”得到實際的模胎影像，采用雙經(jīng)緯儀測量系統(tǒng)對控制點進行測量，提高模胎測量的精度。另外，還需要進行設(shè)站布設(shè)、坐標解算、面型誤差計算等流程，尤其是面型誤差計算結(jié)果，可以采用CAD面型轉(zhuǎn)換法對點坐標的面型誤差進行計算，采用內(nèi)部參數(shù)均不同的自標定法的測量點計算出模胎面型的法向偏差，如圖4所示，分析圖4中的法向偏差的變化，可以知道，像機對模胎面型誤差的檢測精度提高了很多，因此，數(shù)字近景攝影測量技術(shù)在天線模胎面型檢測中得到廣泛應(yīng)用。

圖4 模胎面型的法向偏差

2 結(jié)束語

隨著現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，數(shù)字近景攝影測量技術(shù)取代了電子管攝像機，數(shù)字近景攝影測量主要采用RRT標志的“準二值攝影”和內(nèi)部參數(shù)均不同的自標定技術(shù)來實現(xiàn)的。

參考文獻

[1]黃桂平.數(shù)字近景工業(yè)攝影測量關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用[D].天津大學(xué)，2005.

[2]韓紅濤.數(shù)字近景攝影測量雙相機系統(tǒng)若干關(guān)鍵技術(shù)的研究[D].遼寧工程技術(shù)大學(xué)，2012.

[3]馮其強.數(shù)字工業(yè)攝影測量技術(shù)研究與實踐[D].解放軍信息工程大學(xué)，2010.endprint