《近景摄影测量学》课堂实验报告

2024-05-02

《近景摄影测量学》课堂实验报告（精选6篇）

篇1：《近景摄影测量学》课堂实验报告

河南理工大学测绘学院

《近景摄影测量学》教学实验报告

（专业必修课）

姓

名：

专业班级：

学

号：

序

号：

指导教师：

2011年

月

日

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实验成绩：

评语:

指导老师签名：

2011年

月

日

实习报告一：相机的认识和使用

遥感专业班姓名：学号：日期：

一、实验的目的与要求：

1.熟悉使用相机并对物体进行高清晰拍摄 2.了解相机的各功能键对拍摄景物的作用

二、实验仪器：

佳能相机一台

三、实验步骤

1.打开相机

2.阅读相机的使用说明书，了解相机的参数设置 3.用一种拍摄模式对物体进行拍摄然后观察其效果

4.换一种拍摄模式在观察相片的效果，然后与上一张相片对比，观察其图形的差别

5.修改相机参数再观察相片的成图效果。

四、实验体会与收获：

这次实习让我学会到如何使用相机对物体进行高清晰拍摄，同时认识了相机的各个功能键的作用和用法，初步掌握了拍摄的技巧，了解了相机各个功能键对拍摄景物的作用。

实习报告二：Lensphoto软件的处理过程

遥感专业班姓名：学号：日期：

一、实验目的：

1.掌握Lensphoto软件的操作步骤

2.掌握Lensphoto软件对非量测相机参数的检校。

二、实验内容：

用Lensphoto软件对已有的实验数据进行处理并得出处理结果

三、实验步骤

1.相机检校

2、新建工程

(1)工程--新建--导入(导入对应要处理的工程影像数据)，输入航带数，对影像进行航带分组。

3、打开工程

打开对应的工程文件*.prj。（1）、空三匹配匹配前人工给定航带内和航带间立体像对的种子点，目的是确定匹配像对两张影像间的概略偏移量。（2）、光束法平差只有进行了相对定向，控制点量测才具有预测功能（3）、控制点量测

4、引入控制点

(1)把全站仪导出的三维点信息，进行编辑。整理成软件可识别的*.ctl数据格式。

5、空三交互

(1)点击空三交互，进入空三交互主界面。点击文件—加载匹配结果。(3)选取一张存在所要量测点的照片，按Enter键,点击加点

和匹配,然后选中照片上对应控制点的位置，程序会自动预测出存在此点的其它照片。

(4)自动匹配完成后，查看影像，如果匹配有偏差，人工粗调量测点位置。(5)点击(像点精确定位),进入像点精调界面，首先点击鼠标右键，选择一张

。然后鼠标左键点击基准片上控制点精确的中清晰的影像作为基准片，点击心位置，程序自动根据基准片，准确匹配出其它点的精确位置。如存在匹配偏差，人工选择，鼠标左键点击偏差片上控制点的中心位置，再通过键盘上的方向键进行精确微调。(6)量测完成后，点击，在弹出界面中，选择控制点，选择对应点号，点击确

。定。然后点击工具栏保存

6、测区拼接

1、点击--OpenBlock(*.blkm),如果有对应工程拼接的blkm文件，直接打开，如果没有，在对应想保存的路径中，输入文件名，然后会提示，是否创建文件，点击--是；

2、点击--Add,加载所要拼接的所有测区工程,加载完成，点击—FullMerger拼接。

7、生成点云

生成点云参数设置--点的重叠度值一般设置为3(3度重叠：在影像上出现过3次或3次以上的三维点将被保留，重叠度越大，保留的点就越少),点击--生成点云。

8、点云编辑

在立体模型下面对点和线进行编辑

9、生成TIN景观

点击--处理—构全三角网&&输入整体表面；(构全三角网之前点云要选择正确的视觉位置，即景深方向)，然后进入点云产品,显示TIN景观界面，查看TIN景观。

10、生成立体模型

四.实验结果

五.实验体会

这次实习让我学会了如何使用Lensphoto软件对已有的实验数据进行处理，并得出了处理结果。此外，我还掌握Lensphoto软件的操作步骤，学会了如何运用Lensphoto软件对非量测相机参数的检校进行检校。

篇2：《近景摄影测量学》课堂实验报告

2、近景摄影测量与航空摄影测量的比较

1、相同点基本原理相同模拟处理方法、解析处理方法、数字影像处理方法基本相同某些内业摄影测量仪器的使用。

2、不同点 1）测量目的不同。航空摄影测量以测制地形、地貌为主注重其绝对位置近景摄影测量以测定目标物的形状、大小和运动状态为目的并不注重目标物的绝对位置。2）被测量目标物不同。航空摄影测量目标物以地形、地貌为主近景摄影测量目标物各式各样、千差万别3）目标物纵深尺寸与摄影距离比的变化范围不同。4）摄影方式不同。航空摄影为近似竖直摄影方式近景摄影除正直摄影方式外还有交向摄影方式等。5）影像获取设备不同。6）控制方式不同。航空摄影测量的控制方式以控制点为主且多为明显的地面点近景摄影测量除控制点方式外还有相对控制方式且常常使用人工标志。7）近景摄影测量适合动态目标

3、近景摄影测量技术的优点

1、瞬间获取被测目标的大量几何和物理信息适合于测量点数众多的目标

2、非接触测量手段可在恶劣条件下作业

3、适合于动态目标测量。

4、近景摄影测量技术的不足

1、技术含量高需较昂贵设备和高素质人员

2、对所有测量目标并非最佳技术选择--当不能获得质量合格的影像--当待测量点数稀少

5、近景摄影测量精度统计的方法衡量精度的基本指标是被测点的坐标中误差精度

1、估算精度:摄影前按控制方式、条件等的理论估算精度

2、内精度:影像处理时按方程组健康度直接计算

3、外精度:用多余控制点或条件客观的精度检验

6、影响近景摄影测量精度的因素

1、像点坐标的质量影像获取设备的性能、像点坐标量测精度、系统误差的改正程度等

2、摄影条件照明、标志、摄影方式、控制质量

3、图像处理与摄影测量处理的能力、水平如人工量测与自动量测。

7、摄影测量常用坐标系大地坐标系、摄影测量物方坐标系、像空间辅助坐标系、像空间坐标系、像平面坐标系。其中近景摄影测量常用坐标系有摄影测量物方坐标系、像空间坐标系、像空间辅助坐标系、像平面坐标系

8、像片内外方位元素

1、内方位元素恢复摄影时光束形状的要素包括像主点在“框标坐标系”的坐标(x0 , y0)及像片的主距 f

2、外方位元素确定摄影光束在物方空间坐标系中的位置与朝向的要素包括三个直线元素XS , YS , ZS描述摄影中心在物方空间坐标系中的位置以及三个角元素φωκ描述摄影光束在物方空间坐标系中的朝向。

10、共面条件方程式共面条件方程式描述了摄影基线及同名光线位于同一平面内的几何关系它是影像解析计算的另一个基本关系式。按照共面条件方程式可形成近景摄影测量处理一种的方案即按照内定向、相对定向、绝对定向顺序处理的方案。

11、影像获取设备分类 1摄影设备量测摄影机格网量测摄影机半量测摄影机非量测摄影机 2 摄像设备 CCD相机电视摄像机高分辨率电视摄像机

12、量测摄影机专为测量目的而设计制造结构严谨经过严格检校内方位元素已知可记录光学畸变差小, 附有畸变差值具有外部定向设备有机械或光学框标采取措施压平底片

13、格网摄影机具备量测摄影机的性能※具有改正底片变形标准位置格网

14、半量测摄影机不具备量测摄影机的性能具有改正底片变形的格网对非量测摄影机加装格网

15、非量测摄影机不是专为测量目的而设计制造结构不严谨内方位元素未知且不能记录无外部定向设备光学畸变差大无改正底片变形的措施使用方便普及社会拥有量大。

16、立体量测摄影机在固定长度的摄影基线杆两端装配两台量测摄影机主光轴平行且都

与摄影基线垂直的设备称为立体量测摄影机立体量测摄影机所摄像对是正直摄影立体像对

17、改变摄影机主距的方法 1连续调焦改变主距2更换垫圈改变主距3更换镜头改变主距

18、近景摄影测量的摄影方式主要有正直摄影、交向摄影还有等偏摄影、等倾摄影。

1、正直摄影摄影时两摄影机主光轴相互平行且垂直于摄影基线的摄影方式

2、交向摄影两摄影机主光轴大体位于同一平面内且不平行、不同时垂直于摄影基线的摄影方式。交向摄影适合于解析法及数字近景摄影测量常采取100%重叠方式

3、正直摄影与交向摄影正直摄影特点影像对的“变形”由物体表面的“起伏”产生比较符合于人眼观察因此尤其适合于模拟摄影测量。不可能100%重合。交向摄影特点影像对的“变形”由物体表面的“起伏”和交向角共同产生不太符合人眼观察适合于数字摄影测量。可采用100%重叠方式。

19、等偏摄影与等倾摄影等偏摄影摄影基线两端摄影机主光轴保持水平,相对于摄影基线的垂线偏转同一角度的摄影,分为左偏摄影和右偏摄影.等倾摄影摄影基线两端摄影机主光轴保持平行,且相对于水平面倾斜相同角度的摄影.20、“航带网或区域网”摄影基于交向摄影的多摄站摄影特点获取被测目标多张相互重叠的像片目的大幅度提高摄影测量精度与可靠性

21、正直摄影方式的精度估算式推算自己看书设正直摄影像对以左摄影中心为原点两摄影中心的连线摄影基线作为X轴。设物方有一点AX,Y,Z在两张像片上的对应像点为a1,a2。几点结论为提高精度应尽可能拍摄摄影基线大的像对为提高精度应尽可能拍摄摄影比例尺大的像片即尽可能减小摄影距离选用主距大的摄影机为提高精度应尽可能提高像点坐标的质量包括像点坐标的量测质量、剔除各类系统误差的能力一般情况下摄影方向的中误差最大常以mZ估算精度

22、调焦距D摄影中心与调焦最清晰点之间的距离。通俗的说即为摄影中心与被摄物体之间的距离,简称物距。

23、超焦距H 超焦点距离、无穷远起点 给定光圈和模糊圈的大小当摄影机调焦到无穷远时从摄影中心开始的某一距离到无穷远范围内的景物成像都是清晰的这一距离称为超焦距。此清晰点称为无穷远起点。

24、景深ΔD：给定光圈和模糊圈大小被摄影空间能够获得清晰构像的深度范围.景深ΔD为沿光轴方向的后景距D2与前景距D1的差值,ΔD=D2-D1。超焦距H与景深ΔD成反比

25、曝光时间的确定

1、方法A、经验法B、使用测光表C、试片法D、推算比较法

2、推算比较法用一架可以自动测光的普通相机推算近景摄影机的正确曝光时间。已知用普通相机测光时正确的曝光参数为相机上安置的感光度为s光圈号数为k测得的曝光时间为t 光圈优先近景摄影机使用的底片感光度为S安置光圈号数为K则应安置的正确曝光时间T为T=s/S*(K/k)2*t26、立体像对的获取方法

1、使用立体摄影机或立体摄影系统

2、使用两台单个摄影机

3、使用单个摄影机a、移动相机法b、移动目标法c、旋转目标法d、投影标准格网法e、利用分光装置法（镜面摄影法，同一物镜法）

27、同步摄影对动态目标拍摄立体像对需要两台或以上的摄影机在同一时刻对此动态目标进行摄影即同步摄影。

28、同步的标准是考察两摄影机在拍摄的瞬间由于曝光不在绝对的同一时刻造成运动目标在影像上的位移是否可以容忍。

29、动态目标立体像对获取方法

1、同步快门机械同步快门※电子同步快门

2、记时装置

3、频闪照明主动频闪照明被动频闪照明

4、立体摄影的同一物镜法（基线短）

30、被测物体的表面处理对近景摄影测量的大多数目标无需进行表面处理。而对色调单

一、缺乏纹理的目标需进行表面处理。目的是为了提高影像的识别能力，包括人工识别和自动识别。

31、被测物体的表面处理的方法 ※色调单

一、缺乏纹理的目标

1、利用投影设备将光栅、格网、及图案、图象投影到物体表面形成人工纹理

2、利用激光经纬仪、激光笔按一定规则将激光投射到被测目标上形成人工纹理

3、在被测目标表面粘贴人工标志形成人工纹理

4、在被测目标表面上绘制人工纹理

32、照明原则

1、使用自然光时要照度均匀避免出现反差过大的现象

2、使用人工光源时照明灯要布置适宜

3、有些情况下要注意局部照明如黑暗情况下的控制点、标准尺照明

4、特殊光源的使用。

33、标志：近景摄影测量中大量使用人工标志。标志点既可以用作控制点也可以用作待定点。

34、标志分类

1、按用途分a 控制点 b 待定点 c 检查点、按外形分a平面型标志 b 立体标志

3、按质地分a 纸质 b 金属 c 搪瓷

4、按是否发光分a 主动发光标志 b 被动发光标志

5、按色彩分a 黑白标志 b 彩色标志。

35、人工标志的设计

1、大小a、标志构像大小一般为0.05—0.2mm;b、标志构像与测标相比 标志构像直径/测标直径=5/3;c、对数字影像标志构像应包括十余个像素。

2、外形及图案根据测量目标及测量环境决定。

36、近景摄影测量控制的目的

1、把所构建的近景摄影测量网纳入到给定的物方空间坐标系中

2、利用多余的控制包括控制点和相对控制加强近景摄影测量网的强度

3、利用多余的控制点和相对控制检查近景摄影测量的精度和可靠性。

37、控制点与相对控制控制点与相对控制是近景摄影测量中使用的两类控制。

1、控制点控制点通常是布设在被测目标上或其周围的已知坐标的标志点

2、相对控制相对控制是指在近景摄影测量中布置在物方空间的未知点间的某种已知几何关系。如已知的长度已知的角度未知点位于同一平面未知点位于同一直线

38、控制点的测定精度要求待定点坐标的中误差m由控制点坐标中误差m控和摄影测量中误差m摄组成。M=sqrt(m控2+m测2)为使控制点坐标中误差m控对待定点坐标的中误差m不产生影响应使 m控

39、控制点的一般测量方法前方交会+三角高程方法前方交会测量控制点的平面坐标三角高程测量控制点的高程原理方法精度分析均自己看书复习

40、基线的确定方法

1、钢尺、皮尺

2、铟瓦尺

3、测距仪

4、标准尺法。

41、室内控制场建立的目的

1、用于摄影机检定

2、用于摄影测量理论的研究

3、用于实测目标形状或运动状态

42、室内控制场的布设原则

1、足够数量的三维控制点

2、控制点应分布均匀在空间上有足够延伸

3、留有摄影空间

43、活动控制系统均匀分布有一定数量已知坐标的控制点的可携带框架称为活动控制系统。

44、建立活动控制系统的目的

1、被测目标较小数量较多且处在不同的位置

2、不宜采用常规测量方法在现场实施控制测量

3、用于长途运输后摄影机的检校。

45、活动控制系统的测量方法

1、普通工程测量方法

2、三维坐标量测仪测量

3、摄影测量方法

46、近景摄影测量的三种处理方式 1模拟法近景摄影测量 2解析法近景摄影测量 3数字近景摄影测量

47、解析法近景摄影测量按处理方法的原理又可分为a.基于共线条件方程的解析处理方法(最重要、应用最广泛)b.基于共面条件方程的解析处理方法c.基于直接线性变换的解析处理方法d.基于其它原理的解析处理方法(基于角锥体原理的空间后交前交、平行线相对控

制的空间后交)

48、基于共线条件方程的解析处理方法 1空间后方交会解法单片空间后方交会解法、多片空间后方交会2多片空间前方交会解法 3空间后方交会--前方交会解法 4光线束解法

50、近景摄影测量的多片空间前方交会解法定义根据已知内、外方位元素的两张或两张以上的像片将待定点的像点坐标视作观测值按共线条件方程逐点解算待定点物方空间坐标的过程。

52、近景摄影测量的多片空间前方交会解法影响精度的因素

1、网的几何构形包括像片张数、布局、交会角

2、像点坐标的质量

3、各像片外方位元素的测定精度

4、摄影机内方位元素的检定水平。

53、近景摄影测量的单像空间后方交会解法定义根据一张像片覆盖的一定数量控制点的物方空间坐标及其像点坐标按共线条件方程解算该像片的内外方位元素以及其它附加参数的过程。

55、近景摄影测量的单像空间后方交会解法影响精度的因素

1、控制点的数量、分布及精度

2、像点坐标的量测精度

3、控制点对应像点在像片上的分布

56、多片后方交会条件相机内方位元素与畸变系数不变。即摄影时不进行相机调焦操作在不同的位置对物方控制点摄影。

57、近景摄影测量的光线束解法定义把控制点的像点坐标、待定点的像点坐标以至其它内外业量测数据的一部分或全部均视作观测值按共线条件方程整体地同时地解算它们的最或是值和待定点的物方空间坐标的解算方法。

58、光线束法与空间后方交会-空间前方交会解法的区别1空间后方交会-空间前方交会解法分步解求光线束法为整体解算2空间后方交会-空间前方交会解法中待定点的像点坐标对外方位元素的确定不起作用光线束法中待定点的像点坐标对外方位元素的确定有很大影响。

59、几种典型的光线束解法

1、控制点坐标视作真值且实地不测外方位元素的光线束解法(待求解)a)适用条件在被测目标上或周围可以布设稳固的控制点分布合理控制点精度好 使用量测摄影机同一调焦距或使用检校过的非量测相机同一调焦距不具备实地准确量测或记录外方位元素的条件

2、无控制点且外方位元素视作观测值的光线束解法a)适用条件在被测目标上或周围无法或不易布设控制点使用量测摄影机同一调焦距或使用检校过的非量测相机同一调焦距 实地可量测外方位元素但精度不高将其认做观测值

3、控制点物方坐标及外方位元素均视作观测值的光线束解法a)适用条件在被测目标上或周围布设有控制点但看作观测值 使用量测摄影机同一调焦距或使用检校过的非量测相机同一调焦距 实地可量测外方位元素但精度不高

4、含相对控制的光线束解法含相对控制的光线束解法中相对控制的使用可采用两种方式处理 相对控制看作观测值此时应列误差方程式与其它误差方程式一并解算 相对控制看作真值此时所列方程式为制约条件加强所构建模型的强度

60、直接线性变换解法的特点

1、不归心、不定向；

2、不需要方位元素的起始值；

3、物方空间需布置一组控制点；4、特别适合于处理非量测相机所摄影像；

5、本质是一种空间后交前交解法。

61、近景摄影机检校：检查和校正摄影机内方位元素和光学畸变系数的过程

62、检校内容：

1、摄影机主点位置(x0,y0)和主距f的测定；

2、光学畸变系数的测定；

3、调焦后主距变化的测定；

4、调焦后畸变差变化的测定；

5、摄影机框标坐标系的测定；

7、立体摄影测量系统的检校；

8、摄影机同步精度的测定；

6、摄影机偏心常数的测定；

63、主距：物镜系统摄影中心到影像平面间的垂直距离，称为主距;

64、主点：物镜系统摄影中心向影像平面间作垂线，垂足称为主点;

65、自准直主点:物镜系统与垂直此光轴的理想像平面的交点。

66、光学畸变差：径向畸变差、偏心畸变差（包括非对称径向畸变差、切向畸变差）

67、径向畸变使构像点沿向径方向偏离其准确理想位置。根据系数的正负，又可分为桶形畸变和枕形畸变两类。

68、检校方法：光学实验室检校法（准直管）试验场检校法（控制场）在任检校法自检校法恒星检校法

69、实验场检校的主要算法：单像空间后方交会多片空间后方交会直接线性变换解法自检校光束法平差

79、在任检校法：在完成摄影测量任务的同时，实施检校。也就是在解求待定点物方坐标的同时，完成内外方位元素和畸变系数的解算。

80、自检校法：无需物方控制点的检校方法。计算机视觉界经常采用

篇3：《近景摄影测量学》课堂实验报告

1 近景摄影测量技术概述

利用近景拍摄测量技术,一般是为了获取单个像对,并且将其当成是内业测量单元。就目前来看,近景拍摄测量包含几方面的内容,即空间后方交会、近景立体测图和测量前方交会等。所谓的空间后方交会,其实就是单张影像的外方位元素的求解过程。由于近景摄影测量技术通常会在局部变形监测中得到应用,所以拍摄的区域内常常布置有多个控制点。因此,还要利用共线方程完成影像方位元素的求解。所谓的近景立体测图,就是对近景立体像进行相对定位和数字内定向,然后在对测量坐标系进行绝对定向后完成系统矢量立体测图。此外,所谓的摄影测量前方交会,则是在恢复立体像对摄影时的光束的条件下,利用光线交会进行几何模型点空间位置的确定[1]。采取该方法,可以利用相片的像点坐标和内外方位进行物方坐标的确定。

2 基于近景摄影测量的高精度姿态测量

使用近景摄影测量技术,可以将测量误差控制在微米级,所以利用其对全方位三维旋转飞行器的转动角度展开测量,能够实现高精度姿态测量。考虑到目标旋转方式变化情况,可知测量目标在旋转到一些姿态时不仅会产生俯仰角和偏航角,还要回产生与测试场坐标系相对应滚转角。使用近景摄影测量技术,可以利用空间后方交会等方式同时完成多个观测点的拍摄,并且能够使控制点在摄区均匀立体分布,所以能够使测量精度得到提高。但是,如果只是采取多模式测量模型进行测量,一旦出现了双目交会情况,就只能完成偏航角和俯仰角的测量。因此,还要使用目标姿态测量方法完成目标上合作标志点的坐标值计算,从而得到飞行器的三维姿态角。

(1)目标姿态的测量。在进行目标姿态测量时,还要以测量目标为中心进行测量仪的对称放置,然后使用大靶面相机完成图像的实时采集。在此基础上,则可以利用光电转换模块完成信号转换,然后进行光纤图像的传输。最后,通过处理图像,就能够完成飞行器三维姿态的计算。在实际测量的过程中,还要完成坐标系标志点到成像过程的转换[2]。具体来讲,就是通过旋转和平移将目标坐标系的转换为测试场坐标系,然后根据标定相机和测试场的转换关系进行相机坐标系的转换,从而在像素坐标系中成像。从测量流程上来看,需要先使用标定板和标定靶杆完成测量仪内外参数的标定,从而获得畸变参数、坐标系转换矩阵、主点坐标和相机焦距等参数的获取。然后,针对目标坐标系中的合作标志点,还要使用全站仪进行坐标值的获取。为使摄影测量仪进行目标实时图像的同时采集,还要使用GPS进行信号的统一控制,并且利用高精度椭圆拟合方法实现标志点中心的定位,然后利用编码带完成标志点的匹配识别。在图像像素坐标系下,还要将相机内外参数和目标姿态标志点等作为输入值,然后利用双目交会原理完成标志点坐标的计算。最后,针对测量仪中的所有合作标志点,还要使用稀疏光束平差算法实现数据融合,从而获得高精度的目标姿态。

(2)测量的关键技术。(1)双目交会方法。使用近景摄影测量技术,可以完成多个合作标志点的同时观察。而从成像上来看,想要进行目标三维姿态的解算,还要对目标成像坐标进行提取,然后使用双目交会方法完成测试场坐标系中的标志点坐标值的计算。在测量的过程中,所有标志点坐标与其在成像平面上的像坐标存在着固定的关系。根据这一关系,则能够完成控制点坐标的求解。根据标志点在目标坐标系的坐标值和旋转后坐标值的关系,则能够完成坐标系的转换[3]。在计算过程中,已知三次旋转将能得到8种旋转角组合,所以还要使用反求旋转矩阵的方法完成旋转角度的求解,从而获得实际的旋转角度。(2)稀疏光束平差测量法。使用两台近景摄影测量以进行姿态测量,需要得到至少4个合作标志点才能完成坐标值的求解。但在双目交会的过程中,如果被测目标的四个标志点在一台测量仪中出现,就会因为未能接触目标体姿态而无法参与运算。实际上,相较于目标坐标系中的标志点,这些成像点拥有相同的旋转角度。因此,如果在单台测量仪中进行这些标志点坐标数据的运算,将能使目标姿态测量精度得到提高,然后则可以利用光束平差法完成测量结果的优化运算。针对同一目标体,如果有多台相机对不同观测点进行光束偏差,相机参数与三维点之间并不会产生过多影响,所以会在法方程中呈现稀疏块结构[4]。利用光束平差算法,则可以利用该特性通过简化稀疏变量使计算的复杂度得到降低。所以,使用光束平差方法,能够使模型参数估计精度得到提升。

(3)测量技术的应用。在应用目标姿态测量技术进行高精度姿态测量时,需要在远端进行四台摄影测量仪的放置,然后利用网络进行图像信号传输,并且使用PC机完成图像的处理。完成图像处理后,还要使用PC机进行控制信号的发送,然后利用测量仪进行信号接收,从而对镜头、云台和相机等系统进行控制。所以,高精度姿态测量系统将由近景摄影测量仪、中心处理计算机、全站仪、图像采集卡和四台分处理机等多个硬件设备构成。使用该系统进行测量,可以在不同背景下运用背景抑制技术满足图像的预处理要求,并且能够完成2048*2048大靶面图像的实时处理,也能够以10Hz速度完成合作标志点的提取识别。但是,如果测量仪与待测目标超出100m,测量仪的外参数标定将遭遇较大难度,从而导致测量精度受到影响。此外,如果在目标旋转的过程中遭到本身遮挡、背景干扰或光照影响,编码标志物的识别就会出现错误。

在目标成像的过程中,相邻两台测量仪会出现无法同时观察同一圆形合作标志点的问题,以至于给双目交会方法的运用带来阻碍。此时,还要使用单双目融合测量技术完成高精度姿态测量。使用该种测量技术,可以在单个摄影机完成至少6个合作标志点捕捉的情况下完成目标三维姿态的求解。在目标进行全方位旋转的过程中,使用该技术也能够较好的完成标志点定位。为提高单目测量精度,还要使用系数光束平差法对得到的坐标值进行优化处理[5]。而从整体上来看,将两种方法结合起来,就能够实时完成目标姿态的计算,所以能够使测量系统的可靠性得到提高。

3 结论

总之,使用双目交会方法可以完成目标三维姿态的解算,而使用稀疏光束平差测量法则能够提高测量精度。针对目标旋转中无法使用双目交会法实现姿态测量的问题,则可以使用单双目融合测量技术完成目标姿态的测量。因此,相信本文对基于近景摄影测量的高精度姿态测量问题展开的探究,可以为相关工作的开展提供指导。

摘要：在目标姿态测量中,合理运用近景摄影测量技术能够有效提高测量精度。基于这种认识,本文对基于近景摄影测量的高精度姿态测量问题展开了探讨,从而为关注这一话题的人们提供参考。

关键词：近景摄影测量,高精度,姿态测量

参考文献

[1]赵立荣,朱玮,曹永刚等.基于构建最优函数提高飞机姿态测量精度[J].光学精密工程,2012,(06):1325-1333.

[2]张虎龙,冯巧宁,李娟妮.基于摄影测量法的头盔运动姿态测量技术[J].光电工程,2011,(10):1-5.

[3]冯巧宁,吴立巍,惠广裕.一种实用的飞机着陆轨迹姿态测量及监控系统[J].科技创新导报,2015,(04):4-7.

[4]王凤艳,陈剑平,杨国东等.基于数字近景摄影测量的岩体结构面几何信息解算模型[J].吉林大学学报(地球科学版),2012,(06):1839-1846.

篇4：《近景摄影测量学》课堂实验报告

摘要：相似模拟实验主要用于研究地下开采引起的岩层变形情况，通过对模拟对象开采过程进行变形测量，推断原型在实际生产中可能会发生的自然灾害。本文提出一种基于近景摄影测量的量测手段。在物理模型前方不同角度拍摄不同开采时段的全景序列影像，近景摄影测量中的重建方法解算监测点坐标，最后绘制监测点在开采过程中的位移变化图。本文提出的方法可以改善传统测量方法存在的弊端，具有设备简单、测量速度快、精度高等优点，可以实时快速获取点物信息。

关键词：模拟实验；平面检校；仿射变换；核线约束；光束法平差

1 概述

模拟实验隶属于岩石力学实验模拟技术，该技术大多数用于对模拟岩土工程中部分工程结构进行研究。模拟实验物理模型是在室内用某种人工材料，根据相似原理做成相似模型，在进行模拟实验时，通常多采用缩小比例或放大比例来制作模型；然后借助测试仪表观测模型内力学参数及其分布规律，通过对模型上应力、应变的观测来认识与判断原型（模拟实体）上所发生的力学现象和应力-应变的变化规律，以便为岩土工程设计和施工方案的选择提供依据，从而解决实际生产问题。本文以模拟实验物理模型为研究对象，近景摄影测量方法为量测手段，研究模型在地下开采作用下的岩层变形情况。

2 近景摄影测量下的三维重建

根据本文提出的方法量测模拟实验物理模型上监测点的三维坐标，需要提供的原始数据有：影像的内、外方位元素，控制点像方、物方坐标，监测点像方坐标。

2.1相机检校

相机检校是检查和校正摄影机（摄像机）内方位元素和光学畸变参数的过程，它是从二维图像获取三维信息必不可少的步骤。数码相机检校的目的是恢复每张影像光束的正确位置，即利用内方位元素恢复摄影中心与像片间的相对关系。

2.2 像点提取

控制点均匀布置在物理模型周围框架，监测点均匀布置在模拟煤层上覆岩层表面，三维重建前需要在影像上提取其对应的像点坐标，为后续光束法平差做准备。像点的提取、识别大致分为以下步骤：①预处理：包括二值化，边缘提取；②聚类；③识别基准点；④识别编码点。

2.3 基于单位四元数的空间后方交会

空间后方交会是利用一定数量的地面点和对应的像点计算影像的外方位元素，传统空间后方交会仅能处理小倾角影像，但本次实验所采集的影像，影像倾角保持在45°范围左右，因此将单位四元数引入后方交会中。

2.4 同名点匹配

同名点匹配是确定物方点在不同像片上对应的同名像点，它是实现摄影测量自动化的关键技术之一。本文采用回光反射标志作为监测点，各监测点的图像具有基本一致的灰度分布规律，采用基于灰度相关的匹配算法难以实现其自动匹配。因此，本文采用同名像点间的空间几何关系完成像点的自动匹配。

2.4.1 仿射变换

仿射变换可以计算出各监测点物方坐标的近似值，从而实现像点坐标粗定位。

2.4.2 核线约束

核线约束是解决摄影测量同名像点匹配的重要约束条件。物方点和立体像对的投影中心构成核面，核面和各像平面的交线为核线，同名像点在其对应的核线上。理论上有两张影像即可进行同名点匹配，为了确保匹配的准确性，本文以三张影像为一组进行匹配。利用核线约束完成同名点匹配。

2.5 光束法平差

光束法平差以共线条件方程为基本数学模型，经线性化后，给未知数赋初值，再利用最小二乘法原理进行计算。

2.6 实验流程

①布置控制点、监测点。在模型的竖直表面上布置275个监测点，共11行，每行25个点；在模型的框架表面上布置19个控制点。

②控制测量。控制测量的目的是为后续处理提供必要的控制点，可利用全站仪逐点进行高精度测量。

③获取影像。在物理模型前方不同角度处拍摄不同开采时段的影像。

④平面检校。除物理模型外，实验中还需拍摄检校模版，对所得的模版影像进行平面检校，得到相机的内方位元素及畸变参数。

⑤像点识别、提取。本次实验采用回光反射标志，同时对相机进行调整，使得到的影像类似于二值影像，便于监测点和控制点的识别、提取。

⑥基于单位四元数的空间后方交会。根据物方控制点，利用空间后方交会解算实验中所用到的影像的外方位元素，为后续光束法平差提供初值。

⑦同名点匹配。利用光束法平差计算点的物方坐标时，至少需要两张影像进行交会解算，因此对同一时段的影像进行匹配处理。

⑧光束法平差。利用上述步骤得到的数据，根据光束法平差原理，解算监测点的物方坐标。

⑨成果输出。将计算得到的同一时段的物方坐标输入MATLAB软件中，以坐标系的方式输出，与实验前各点坐标作对比，各监测点的位移用箭头表示。

3 实验结果与分析

3.1 实验概况

本文以东峡煤矿急倾斜综放开采技术相似模拟实验为研究对象，模型比例尺为1：200，模型长3m、高1.5cm、厚0.2cm。在模型竖直表面按设计要求均匀布置275个监测点，用来反映模型在开采过程的变形情况，共11行，每行25个点。在钢结构框架上布置19个控制点，点位位置在实验过程中不发生变化，作为不动点使用。坐标原点定于物理模型左下角，水平向右为X轴，竖直向上为Y轴，垂直模型向里方向为Z轴。数码相机为佳能600D，使用50mm变焦镜头，影像分辨率为5184×3456，COMS尺寸为22.3mm×14.9mm。

按照设计步骤，在模型竖直表面依次从上煤层和下煤层逐次进行开采，首先从上煤层左侧开始，自开切眼位置每次推进2cm，至模型中段时，上煤层停止开采；接着，从下煤层左侧开始，自开切眼位置每次推进5cm；接近上煤层开采位置时，再从上煤层右侧开采，直至上煤层开采完成，最后进行下煤层后半段的开采工作，每次开采结束后，即可获取一组序列影像。物理模型如图1所示。

图1 模型开挖前影像

3.2 变形分析

根据上述开采过程完成实验，通过观测煤层上覆岩层的大致变形情况可看出，岩层位移规律性强，各监测点的变形方向都指向采空区，从采空区中间往两侧，竖直位移量逐渐减小，采空区从上到下竖直和水平位移量逐渐增大。

图2至图5分别是上煤层距左边开切眼90cm、128cm时各点的位移量，下煤层距左边开切眼95cm时各点的位移量及开采完成后各点的位移量。这四组图片中，左侧图片是本文提出算法的计算成果，右侧是郑州辰维科技股份有限公司研发的工业摄影测量软件的计算结果。经对比，本次实验计算结果符合实际变形情况，基本反映因地下开采所引起的地表变形和破坏特征。

4 结论

①与传统测量方法相比较，本文提出的测量手段有明显优势：首先，它是一种非接触式的测量手段；其次，它可实现实时快速的获取测量结果，节省大量工作量，同时自动化程度也有了明显提高；最后，它是一种高精度的量测方法，以严密的平差作为约束条件，可以实现点位高精度量测，并且在平差计算过程中，测区内部精度均匀。这种方法尤其适合待测点数目众多的情况。

②实验过程中，物理模型岩层位移规律性强，实验的解算结果与开采過程中出现的现象吻合。实验结果可以反映东峡煤矿地下开采引起的岩层变形，对实际工作中的生产安全有重要的指导作用。

参考文献：

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[3]冯其强，李广云，李宗春.数字工业摄影测量技术及应用[M].北京：测绘出版社，2013.

[4]杨化超，邓喀中，郭广礼.相似材料模型变形测量中的数字近景摄影测量检测技术[J].煤炭学报，2006.

篇5：《近景摄影测量学》课堂实验报告

多基线数字近景摄影测量系统的应用分析

简要介绍了多基线数字近景摄影测量系统的原理、特点、作业流程,通过野外工程实践对大比例尺测图的作业方法及步骤进行了详细介绍,并对相应软件系统o的`测图精度进行分析和评价,说明Lensphoto软件具有高精度、高自动化、高效率等特点,可以大大减少外业工作,降低了劳动强度,提高生产效率,测图精度完全满足规范要求.

作者：张胜利殷海霞刘强 Zhang Shengli Yin Haixia Liu Qiang 作者单位：陕西省水利电力勘测设计研究院测绘分院,陕西,西安,710002刊名：测绘技术装备英文刊名：GEOMATICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT年，卷(期)：“”(1)分类号：P2关键词：多基线近景摄影测量 Lensphoto 空三匹配