三维数据采集中近景摄影测量的应用

《三维数据采集中近景摄影测量的应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《三维数据采集中近景摄影测量的应用（2页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、摘 要：随着社会经济的发展， 近景摄影测量的应用越来越广泛， 目前近景摄影测量已经广泛 应用于建筑工程，航空航天技术，汽车制造，医学，古建筑与古文化研究，考古等领域。文 章主要讨论了几种三维数据采集时近景摄影测量技术的应用。关键词：三维数据采集；近景摄影；测量1 近景摄影测量系统构成（1）检查过的两个碳纤维尺两个，碳纤维尺两端的白色编码点有严格的尺寸要求。（ 2）非测量相机尼康d300s24mm定焦镜头，1200万像素。（3）用于摄影位置编码点和几个定位十 字。（ 4）tritop 软件。 之所以无法跟测量相机一样进行内、 外方位定位、 对象（即非代码点） 的定位必须依靠人工定义的特殊图形即编

2、码的识别点才能完成，因为测量相机的使用。下面以德国gom公司的tritop 光学测量系统进行说明，如图1所示。2 近景摄影成像原理 通过摄影手段以确定目标外形的测量方法称为近景摄影测量。相机的姿态定位及数字照片的定位是近景摄影的关键技术，其定位方式直接关系到相机的成像精度。目前市场上技术 成熟的非量测摄影系统有aicon公司的德通社-pro系统、德国gom公司的tritop 系统等。使用非量测摄影系统进行三维定位点构建时，经常使用形如图2 所示的非编码点和编码点的人工标识，方便于软件在定位解算时识别，是因为非量测摄影系统不具备专业量测摄影系统 的定位框标，无法进行相片的内方位元素和外方位元素的

3、定位，二维图像重建广场空间是近 景摄影测量的主要任务，这是图像形成的反过程。近景摄影测量中常用的坐标系统有三种，对物体进行三维测量可以利用坐标变换和内、 外方位定位及共线方程，能够解算出物方点坐标。由于对摄影精度要求较为苛刻，为了确保 摄影精度，在近景摄影测量中，常常使用多重交向摄影技术对被测物体进行测量。通过一点 多角度多次摄影，就能达到较高测量精度。多摄站式交向摄影。超过两次对同一点的摄影， 有利于被测物体精度的提高和软件解算的稳定性。但是一般两次不同角度的重复摄影即可完 成物方点的定位。对于 tritop 摄影系统按德国 vdi/vde2634 标准方法检测精度可达 0.0125mm/m

4、。3 近景测量的主要应用3.1 古代建筑物或者遗址的精密测绘 古代建筑一般都经历了成千上万年的历史，由于自然和人为的破坏，保护和修复工作显得尤为重要。无论是国内还是国外，越来越多的古建筑古遗址修复工作正在展开。目前传统 的建筑古老的历史记录测量的方法主要有：直接测量法、免棱镜全站仪测量法、三维影像扫 描法。每种测量方法都或多或少存在缺点。直接量测法的缺点是要直接接触，容易造成建筑 物损坏，而且该方法效率低下，容易出现人为的误差精度不高。免棱镜全站仪测量虽然不用 直接接触，避免对建筑物的破坏但是在结构复杂时精度不高。传统的测量方法很难准确地衡 量古建筑的整体结构条件下，如列和光束倾斜，弯曲梁和方

5、舟子，框架的倾斜和沉降等。使 用传统建筑测量只能测量记录一个接一个，只要有轻微的疏漏就很难完整的表达，不能依照 整个测量过程。使用现代的近景摄影测量手段可以更好地解决问题。3.2 建筑物变形的测量 随着社会经济的发展，越来越多的建筑物和桥梁在各地陆续建起，在建设的过程中以及建成后我们都需要对建筑物的变形进行观测。与其他测量工作相比，变形监测要求的精度比 较高，并且要求一定频率的重复观测建筑物上布置的变形监测点。获得监测点的三维 （ x， y，z ）位移变化。建筑物变形监测的主要方法有三种：地面监测技术、gps监测方法、近景摄影测量法。 53.3 现场视觉及工业制造的精密测量这几年来，伴随着制造

6、技术的进步，也对精密测量技术提出了新要求。先进制造必备的 关键技术之一就是在工业现场使用精密三维坐标测量技术。在工业上，为了得到被测物体准 确的表面尺寸 （监测项目的三维数据） ，通常使用投影光栅扫描设备。 提高三维测量精度最有 效的方式是使用近景摄影测量方法建立具有非编码点群的三维测量。基于测量汽车外表面为 例，表达的近景摄影测量原理和使用方法，提出了以实现大尺寸物体的精确测量而使用近景 摄影测量投影和光栅扫描方法的组合。结果表明，三维数据采集使用近景摄影测量方法不仅 在很大程度上提高大尺寸物体的扫描精度，而且提高扫描效率。近景数字摄影视觉测量技术 是一个专注于精密测量技术的研究和应用，用于

7、精密测量，基于数字成像和摄影、图像处理 和精密测量原理的基础上，一种新型的精密测量技术。传统的通用三维精密测量仪器（cmm）一般不能应用于生产领域，只能用于特殊的测量环境，因为测量仪将受到线性导轨运动的条 件。最近开发了各种不同类型的三维精密测量技术和设备，以适应制造技术的进步，如：近 景数字摄影、激光跟踪干涉测量系统，视觉测量系统基于机器人柔性坐标测量系统，等等。4 近景摄影测量一般流程在工业三维数据采集的过程中，只要遵守一定的操作流程就能获得准确的结果。但是不 当的操作流程会给数据采集带来不可预知的测量误差。 近景摄影测量的一般流程如下： 第一， 规划测量意图：确定测量方案，比例尺放置在恰

8、当的位置。第二，选择适宜的工作环境：尽 量不在强光和振动的环境下进行测量，温度20为宜。第三，被测物体预处理：此过程一般涉及三个方面： （ 1）被测物体表面要贴上白色非编码定位点； （ 2）将白色显影剂喷涂在被测 物体表面；（3）放置编码点。第四，近景摄影的测量：初始摄站位置需正对一根比例尺用来 拍摄4副两两相互成90夹角的相片，使用相机在距离被测物2m左右的地方进行多摄站拍片，完成相机标定。第五，照片处理：与 tritop 软件对整个拍的全部相片绑定，得出三维框 架。第六， 数据收集： 定位的三维框架进行基于 3d 的扫描对象， 得出符合测量精度的三维点 云。5 结束语 我们提出利用多重交向摄影的近景摄影测量方法，就是使用特殊人工标识，为提高大尺 寸物体光栅投影扫描的精度，通过编码点即普通非量测摄像机，将解算结果利用于光栅投影 扫描设备，并对非编码点建构三维空间尺寸，得到符合测量精度的密集点云。事实证明，此 方法不仅实现了物体的高精度测量，而且又提高了扫描效率。关于近景摄影测量的现行趋势 是：能不断满足低、中、高以及超高精度的工作要求，发展模块完整数据归算系统。总之， 根据现行活动的情况和暗中隐现的趋势来看，近景摄影测量将会应用到越来越多的行业和地 方，为我们的生活和工作带来便捷。