基于單反相機(jī)測(cè)量目標(biāo)物高度的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于單反相機(jī)測(cè)量目標(biāo)物高度的方法，首先在離目標(biāo)物合適的距離架設(shè)三腳架并將單反相機(jī)安置在上面，在三腳架中點(diǎn)和目標(biāo)物的連線上布置三個(gè)參考點(diǎn)，對(duì)目標(biāo)物及參照點(diǎn)進(jìn)行拍攝，得到照片；量取參考點(diǎn)的實(shí)際距離及其對(duì)應(yīng)的照片像素距離、目標(biāo)物的像素距離，將測(cè)得的數(shù)據(jù)輸入編寫(xiě)的計(jì)算程序，得到目標(biāo)物的高度。本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)在于：測(cè)量?jī)x器（單反相機(jī)）常見(jiàn)，重量輕，對(duì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，操作方便，測(cè)量精度高，專業(yè)人員和非專業(yè)人員都能使用。
【專利說(shuō)明】
基于單反相機(jī)測(cè)量目標(biāo)物高度的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種目標(biāo)物高度測(cè)量方法，具體地說(shuō)涉及一種基于單反相機(jī)測(cè)量目標(biāo)物高度的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目標(biāo)物高度的測(cè)量是工程、科學(xué)研究和日常生活中經(jīng)常碰到的問(wèn)題。日常生活中可以用陽(yáng)光下的陰影等簡(jiǎn)易方法測(cè)量樹(shù)、建筑物的高度，但是誤差非常大。在工程和科學(xué)研究中比較常用的方法是經(jīng)瑋儀測(cè)高、全站儀測(cè)高。
[0003]采用經(jīng)瑋儀測(cè)量目標(biāo)物高度時(shí)一般需進(jìn)行如下步驟:首先標(biāo)定測(cè)站點(diǎn)，在測(cè)站點(diǎn)上安置經(jīng)瑋儀，對(duì)經(jīng)瑋儀進(jìn)行粗平、瞄準(zhǔn)、精平后，利用皮尺測(cè)量測(cè)站點(diǎn)與目標(biāo)物間水平距離，也可以用經(jīng)瑋儀和水準(zhǔn)尺利用視距法測(cè)距離。用經(jīng)瑋儀測(cè)量至目標(biāo)物底的俯角和至目標(biāo)物頂?shù)难鼋牵瑥亩ㄟ^(guò)幾何關(guān)系計(jì)算出目標(biāo)物的高度。該種測(cè)量方法的優(yōu)點(diǎn)在于精度高，不過(guò)存在著缺點(diǎn):經(jīng)瑋儀及三腳架重量較大，攜帶不便;架設(shè)的地面需要硬質(zhì)地面，不然會(huì)引起經(jīng)瑋儀沉降且不穩(wěn)定，對(duì)于軟土或者沙灘等特殊環(huán)境適應(yīng)性不足;架設(shè)時(shí)需要對(duì)中調(diào)平，對(duì)于要進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量的情況，需要花費(fèi)大量時(shí)間做準(zhǔn)備工作，而且對(duì)操作人員的專業(yè)性要求強(qiáng)。
[0004]運(yùn)用全站儀測(cè)量目標(biāo)物高度時(shí)，對(duì)于可以在目標(biāo)物上下安置棱鏡的情況，可直接測(cè)得目標(biāo)物上下的三維坐標(biāo)，從而算出目標(biāo)物高度。對(duì)于目標(biāo)物頂無(wú)法安置棱鏡的情況，可進(jìn)行懸高測(cè)量。其大致步驟如下:在目標(biāo)物底放置棱鏡，然后應(yīng)用全站儀測(cè)出儀器到棱鏡目標(biāo)的平距和儀器到目標(biāo)頂部的垂直角，再通過(guò)隨機(jī)軟件求出目標(biāo)物高度。使用全站儀測(cè)高的優(yōu)點(diǎn)在于減少了人為誤差，數(shù)據(jù)讀取與處理更加方便。不過(guò)仍存在儀器重量大、對(duì)架設(shè)地面要求高、操作復(fù)雜、對(duì)操作人員要求強(qiáng)等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，克服現(xiàn)有的測(cè)量技術(shù)中儀器質(zhì)量大、操作復(fù)雜、對(duì)操作環(huán)境要求高等問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于單反相機(jī)測(cè)量目標(biāo)物高度的方法，儀器質(zhì)量小、操作方便快捷、對(duì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，可廣泛運(yùn)用于樹(shù)高測(cè)量、地質(zhì)施工、地質(zhì)勘測(cè)等應(yīng)用領(lǐng)域。
[0006]技術(shù)方案:在離目標(biāo)物合適的距離架設(shè)三腳架，將單反相機(jī)固定在三腳架上，根據(jù)測(cè)量的目標(biāo)物的高度，調(diào)整三腳架的高度;在三腳架中點(diǎn)和目標(biāo)物之間布置三個(gè)參考點(diǎn);利用單反相機(jī)對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行拍攝，得到照片;利用皮尺對(duì)三腳架中點(diǎn)與參考點(diǎn)之間距離進(jìn)行測(cè)量;利用讀圖軟件對(duì)照片進(jìn)行測(cè)量，得到所需的數(shù)據(jù);將測(cè)得的數(shù)據(jù)輸入目標(biāo)物高度的計(jì)算程序中，得到目標(biāo)物的高度。
[0007]所述目標(biāo)物高度的計(jì)算公式，根據(jù)單反相機(jī)的成像原理，推導(dǎo)實(shí)際距離與像素距離的幾何關(guān)系，編寫(xiě)計(jì)算程序。
[0008]所述三腳架的高度使單反相機(jī)同時(shí)拍到目標(biāo)物的頂部、底部及三個(gè)參考點(diǎn)。
[0009]布置的三個(gè)參考點(diǎn)、目標(biāo)物、三腳架中點(diǎn)要在一條直線上。利用皮尺測(cè)量三角架中點(diǎn)與第一參考點(diǎn)的距離，第一參考點(diǎn)與第二參考點(diǎn)的實(shí)際距離，第一參考點(diǎn)與第三參考點(diǎn)的實(shí)際距離。利用讀圖軟件對(duì)第一參考點(diǎn)與第二參考點(diǎn)之間的像素距離，第一參考點(diǎn)與第三參考點(diǎn)之間的像素距離，第一參考點(diǎn)與目標(biāo)物底之間的像素距離，第一參考點(diǎn)與目標(biāo)物頂之間的像素距離進(jìn)行測(cè)量。
[0010]具體包括以下步驟:
(1)選擇測(cè)站點(diǎn)，根據(jù)所測(cè)量目標(biāo)的高度，在合適的距離大致標(biāo)記測(cè)站點(diǎn)；
(2)架設(shè)三腳架，在測(cè)站點(diǎn)上架設(shè)三腳架，根據(jù)目標(biāo)物的高度調(diào)整三腳架高度，并將單反相機(jī)放置在三腳架上；
(3)布置參考點(diǎn)，在三腳架中點(diǎn)與目標(biāo)物的連線上布置三個(gè)參考點(diǎn)；
(4)拍攝照片，利用單反相機(jī)將目標(biāo)物及三個(gè)參考點(diǎn)拍攝于一張照片；
(5)測(cè)量實(shí)際距離及高度，利用皮尺分別測(cè)量三腳架中點(diǎn)到參考點(diǎn)之間的距離，利用皮尺測(cè)量三腳架頂部到地面的垂直距離；
(6)測(cè)量照片中相關(guān)距離，測(cè)量照片中參考點(diǎn)之間的距離以及參考點(diǎn)到目標(biāo)物上下點(diǎn)的距離；
(7)得到目標(biāo)物高度，將測(cè)量的實(shí)際數(shù)據(jù)與照片中相應(yīng)的數(shù)據(jù)輸入程序，直接輸出目標(biāo)物高度的解。
[0011 ]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的基于單反相機(jī)測(cè)量目標(biāo)物高度的方法，使用的測(cè)量?jī)x器包括單反相機(jī)、皮尺，實(shí)驗(yàn)儀器均是生活常用的產(chǎn)品，易于獲得。由于使用的測(cè)量設(shè)備是單反相機(jī)，因此儀器的重量輕，便于攜帶。由于在實(shí)際的測(cè)量操作過(guò)程中，并不需要經(jīng)瑋儀、全站儀的調(diào)平對(duì)中等操作，只需要將儀器架設(shè)在三腳架上即可，因此操作方便快捷，對(duì)于需要挪動(dòng)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行多角度多位置觀測(cè)的情況，有良好的適應(yīng)性。由于較小的重量，因此即使在土壤或者沙灘上也不會(huì)發(fā)生較大沉降，對(duì)于測(cè)量環(huán)境的要求低。由于單反相機(jī)的成像質(zhì)量高，因此照片中相關(guān)距離的量取精度較好。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0013]—種基于單反相機(jī)測(cè)量目標(biāo)物高度的方法，包括如下步驟:
(1)首先根據(jù)目標(biāo)物的高度，大致確定測(cè)站點(diǎn)，即考慮在測(cè)站點(diǎn)上架設(shè)單反相機(jī)時(shí)可以完整地拍下目標(biāo)物的最下面和最上面；
(2)在測(cè)站點(diǎn)上架設(shè)三腳架，調(diào)整三腳架的高度，使其盡量不要與目標(biāo)物高度平齊，調(diào)整好三腳架高度后將單反相機(jī)安置在三腳架上；
(3 )在三腳架中點(diǎn)與目標(biāo)物底的連線上放置三個(gè)參考點(diǎn)1、2、3，參考點(diǎn)可用身邊的小物件，如瓶蓋、筆蓋、石子等。放置參考點(diǎn)時(shí)需要一個(gè)人在相機(jī)拍攝方向引導(dǎo)，確保三個(gè)參考點(diǎn)、目標(biāo)物及三腳架中點(diǎn)布置在同一條直線上。參考點(diǎn)間距離均勻布置，并且確保全部出現(xiàn)在照片中；
(4)調(diào)整單反相機(jī)的拍攝角度，在鏡頭中看到三個(gè)參考點(diǎn)及全部目標(biāo)物時(shí)，即可拍攝照片;
(5)利用皮尺分別測(cè)量三腳架中點(diǎn)到參考點(diǎn)1、2、3之間的距離，利用皮尺測(cè)量三腳架頂部到地面的垂直距離；
(6)利用第三方的測(cè)距軟件如coredraw、photoshop等，測(cè)量照片中參考點(diǎn)I與參考點(diǎn)2之間的像素距離，參考點(diǎn)I與參考點(diǎn)3之間的像素距離，參考點(diǎn)I與目標(biāo)物底之間的像素距離，參考點(diǎn)I與目標(biāo)物頂之間的像素距離；
(7)將測(cè)量的實(shí)際數(shù)據(jù)與照片中相應(yīng)的數(shù)據(jù)輸入程序，可以直接輸出目標(biāo)物高度的解。
[0014]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出:對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于單反相機(jī)測(cè)量目標(biāo)物高度的方法，包括以下步驟:在離目標(biāo)物合適的距離架設(shè)三腳架，將單反相機(jī)固定在三腳架上，根據(jù)測(cè)量的目標(biāo)物的高度，調(diào)整三腳架的高度；在三腳架中點(diǎn)和目標(biāo)物之間布置三個(gè)參考點(diǎn)；利用單反相機(jī)對(duì)目標(biāo)物及參考點(diǎn)進(jìn)行拍攝，得到照片;利用皮尺對(duì)三腳架中點(diǎn)與參考點(diǎn)之間距離進(jìn)行測(cè)量;利用讀圖軟件對(duì)照片進(jìn)行像素距離測(cè)量;將測(cè)得的數(shù)據(jù)輸入編寫(xiě)的計(jì)算程序中，得到目標(biāo)物的高度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單反相機(jī)測(cè)量目標(biāo)物高度的方法，其特征在于:所述目標(biāo)物高度的計(jì)算公式，根據(jù)單反相機(jī)的成像原理，推導(dǎo)實(shí)際距離與像素距離的幾何關(guān)系，編寫(xiě)計(jì)算程序。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單反相機(jī)測(cè)量目標(biāo)物高度的方法，其特征在于:所述三腳架的高度使單反相機(jī)同時(shí)拍到目標(biāo)物的頂部、底部及三個(gè)參考點(diǎn)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單反相機(jī)測(cè)量目標(biāo)物高度的方法，其特征在于:布置的三個(gè)參考點(diǎn)、目標(biāo)物、三腳架中點(diǎn)要在一條直線上。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單反相機(jī)測(cè)量目標(biāo)物高度的方法，其特征在于:利用讀圖軟件對(duì)第一參考點(diǎn)與第二參考點(diǎn)之間的像素距離，第一參考點(diǎn)與第三參考點(diǎn)之間的像素距離，第一參考點(diǎn)與目標(biāo)物底之間的像素距離，第一參考點(diǎn)與目標(biāo)物頂之間的像素距離。
【文檔編號(hào)】G01C11/00GK106092055SQ201610421266
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月16日 公開(kāi)號(hào)201610421266.2, CN 106092055 A, CN 106092055A, CN 201610421266, CN-A-106092055, CN106092055 A, CN106092055A, CN201610421266, CN201610421266.2
【發(fā)明人】潘濤, 陳煥煥, 朱首賢, 潘麗霞, 何英
【申請(qǐng)人】河海大學(xué)