一種基于普通定焦數(shù)碼相機像內(nèi)一點為攝站的地面像對攝影測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種地面攝影測量方法，特別是一種基于普通定焦數(shù)碼相機像內(nèi)一點 為攝站的地面像對攝影測量方法。 二、 技術(shù)背景
[0002] 到目前為止，地面攝影測量外方位元素包括三個線元素X、Y、Z以及三個角元素供、 ω、κ的解算比較復(fù)雜，同時對外業(yè)儀器的安置使用要求比較繁瑣，需要的同名點的個數(shù)也 比較多，計算量大。
[0003] 因此，在解算外方位元素過程中極易出現(xiàn)錯誤，需要對外方位元素的解算方法加 以優(yōu)化。 三、

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了使地面攝影測量外方位元素解算過程快速化、儀器安置使用簡單化，本發(fā)明 的目的是提供一種基于普通定焦數(shù)碼相機像內(nèi)一點為攝站的地面像對攝影測量方法。
[0005] 本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：
[0006] 1.在待測區(qū)域選定SJt為起始攝站點，安置相機，對待測目標(biāo)物保持近水平攝影， 同時，要在攝站點S 1上相機可視范圍內(nèi)選擇一點Α，并在A點豎直放置一根定長桿；
[0007] 2.在攝站點S1攝影完之后，接著將相機安置在A點作為攝站點S 2，量取并記錄相 機的儀高h(yuǎn)，此時保證相機近水平對待測目標(biāo)物進(jìn)行攝影，獲取第二張像片；
[0008] 3.由于已知豎直桿長為L和定焦相機焦距f，通過讀取第一張像片中的長度，利用 數(shù)學(xué)模型①、②，解算求得A的物方坐標(biāo)；
[0009] 4.根據(jù)已知的相機儀器高h(yuǎn)，利用數(shù)學(xué)模型③確定攝站點S2上相機中心的物方坐 標(biāo)；
[0010] 5.聯(lián)立坐標(biāo)系SjP S2，建立物方坐標(biāo)的關(guān)系；
[0011] 6.依據(jù)最小二乘法原理，代入3個以上的特征點坐標(biāo)值，利用數(shù)學(xué)模型④，確定S1 坐標(biāo)系的共線方程，進(jìn)而求得任意特征點的物方坐標(biāo)值。
[0012] 本項發(fā)明具有以下優(yōu)點：
[0013] ①兩次攝影有效重疊范圍增大；
[0014] ②像方內(nèi)有已知長度為L的標(biāo)尺；
[0015] ③提出i，減少未知數(shù)個數(shù)的解算；
[0016] ④第二次攝站即&站的攝站坐標(biāo)容易解算，只需量測S 2站時儀器高h(yuǎn)即可；
[0017] ⑤解算外方位元素的過程只需要3個以上的同名點，需要同名點的個數(shù)減少； 四、
【附圖說明】
[0018] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0019] 圖1為地面攝影儀器架設(shè)方式與拍攝方向示意圖；
[0020] 圖2為S1物方坐標(biāo)系示意圖；
[0021 ] 圖3為S1像方坐標(biāo)系示意圖；
[0022] 圖4為S2物方坐標(biāo)系示意圖；
[0023] 圖5為S2像方坐標(biāo)系示意圖； 五、【具體實施方式】：
[0024] 基于普通定焦數(shù)碼相機像內(nèi)一點為攝站的地面像對攝影測量方法與現(xiàn)有地面攝 影測量方法的儀器架設(shè)方式以及解算過程不同，對現(xiàn)有的地面攝影架站方式和解算進(jìn)行了 進(jìn)一步的優(yōu)化，具體是：
[0025] 1.像對獲取：
[0026] (1)在待測區(qū)域選定S#為起始攝站點，安置相機，要在攝站點S i上相機可視范 圍內(nèi)選擇一點A，并在A點豎直放置一根定長桿，其中，桿長為L，如圖1所示，對待測目標(biāo)物 保持近水平攝影，獲取第一張像片；
[0027] (2)在攝站點S1攝影完之后，接著將相機安置在A點作為攝站點S2，量取并記錄相 機的儀高h(yuǎn)，此時保證相機近水平對待測目標(biāo)物進(jìn)行攝影，獲取第二張像片；
[0028] 2.方程解算：
[0029] (1)由于已知豎直桿長為L和定焦相機焦距f，通過讀取第一張像片中的長度，利 用數(shù)學(xué)模型α
?和數(shù)學(xué)模型d
，其中，（X1, Y1, Z1)為任意點在
標(biāo)系中的物方坐標(biāo)，S1*方坐標(biāo)系如圖2所示，（XA，YA，Z a)為A點的物方坐標(biāo)，（UyV1)為任 意點在S1*標(biāo)系中的像方坐標(biāo)，S ^象方坐標(biāo)系如圖3所示，f定焦相機的焦距，（uA，vA)為 A點在S1坐標(biāo)系中的像方坐標(biāo)，，△ V A為豎直桿在像片中的長度，L為豎直桿的實際長度，解 算求得A的物方坐標(biāo)；
[0030] (2)利用數(shù)學(xué)模型③· ，其中，（ΑΧ，ΔΥ，ΔΖ)為A點在S 1坐標(biāo)系中相 對于S1*標(biāo)系坐標(biāo)原點S 坐標(biāo)變化量，h為相機安置在A點上的儀高，確定攝站點S 2上 相機中心的物方坐標(biāo)；
[0031] (3)聯(lián)立坐標(biāo)系SjP S 2，建立物方坐標(biāo)的關(guān)系，32物方坐標(biāo)系如圖4所示，并將物 方坐標(biāo)值（X1, Y1, Z1)和W J轉(zhuǎn)化只含有YjPY/的表達(dá)形式，然后，利用數(shù) 學(xué)模型d
為任意點在&坐標(biāo)系中的物方坐標(biāo)，（U' p J為各特征點在&坐標(biāo)系中的像方坐標(biāo)， &像方坐標(biāo)系如圖5所示，Φ、ω、K相機外方位元素的角元素；
[0032] (4)依據(jù)最小二乘法原理，代入3個以上的特征點坐標(biāo)值，利用數(shù)學(xué)模型④，確定 S1坐標(biāo)系的共線方程，進(jìn)而求得任意特征點的物方坐標(biāo)值。
【主權(quán)項】
1. 一種基于普通定焦數(shù)碼相機像內(nèi)一點為攝站的地面像對攝影測量方法，其特征是： (1) 在待測區(qū)域選定SJt為起始攝站點，安置相機，其中，相機為普通定焦數(shù)碼相機，對 待測目標(biāo)物保持近水平攝影，同時，要在攝站點S1上相機可視范圍內(nèi)選擇一點A，并在A點 豎直放置一根定長桿，其中，桿長為L; (2) 在攝站點S1攝影完之后，接著將相機安置在A點作為攝站點S2，量取并記錄相機的 儀高h(yuǎn)，此時保證相機近水平對待測目標(biāo)物進(jìn)行攝影，獲取第二張像片； (3) 由于已知豎直桿長為L和定焦相機焦距f，通過讀取第一張像片中的長度，利用數(shù)物方坐標(biāo)，（XA，YA，ZA)為A點的物方坐標(biāo)，（Ul，V1)為任意點在S1*標(biāo)系中的像方坐標(biāo)，f定 焦相機的焦距，（uA，vA)為A點在S1*標(biāo)系中的像方坐標(biāo)，AVa為豎直桿在像片中的長度， L為豎直桿的實際長度，解算求得A的物方坐標(biāo)；，其中，（AX，AY，AZ)為A點在標(biāo)系中相對于 S1*標(biāo)系坐標(biāo)原點S:的坐標(biāo)變化量，h為相機安置在A點上的儀高，確定攝站點S2上相機 中心的物方坐標(biāo)； (5) 聯(lián)立坐標(biāo)系SjPS2，建立物方坐標(biāo)的關(guān)系，并將物方坐標(biāo)值（X1,Y1,Z1) 和（X'pY1'，Z'J轉(zhuǎn)化只含有YjPY1'的表達(dá)形式，然后，利用數(shù)學(xué)模型意點在&坐標(biāo)系中的物方坐標(biāo)，（u'pV'J為各特征點在&坐標(biāo)系中的像方坐標(biāo)，iK?、K相機外方位元素的角元素； (6) 依據(jù)最小二乘法原理，代入2個以上的特征點坐標(biāo)值，利用數(shù)學(xué)模型④，確定S1* 標(biāo)系的共線方程，進(jìn)而求得任意特征點的物方坐標(biāo)值。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于普通定焦數(shù)碼相機像內(nèi)一點為攝站的地面像對攝影測量方法。該發(fā)明是選取像內(nèi)一點作為第二次攝影測站點，有效增加了重疊度的面積。通過量取攝影機儀器中心的高度得到儀器差h，快速得到第二次測站攝影中心物方坐標(biāo)。利用已知長度的豎直標(biāo)尺作為標(biāo)志物能夠作為解算外方位元素的參數(shù)，提出以Yi、Y′i為未知數(shù)，從而只要3個以上的同名點就可以解算外方位元素，最后利用最小二乘法根據(jù)模型求解各特征點在S1坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值。
【IPC分類】G01C11/04
【公開號】CN105136123
【申請?zhí)枴緾N201510602611
【發(fā)明人】馮仲科, 解明星, 劉金成, 邱梓軒
【申請人】北京林業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年9月18日