数字近景摄影测量技术的理论研究与实践
【摘要】：
随着数字摄影测量及其相关领域技术的不断发展，数字近景摄影测量技术也日趋成熟。应用数字近景摄影测量技术，是针对100米范围内目标所获取的近景图像，通过数据采集或自动相关来获取物体三维信息。该技术广泛用于建筑工程、地质、考古、医学、生物、机械制造、采矿、冶金、船舶制造、结构物变形、海洋、粒子运动和航天技术等各个方面。
本文针对传统近景摄影测量方法的局限性，分析了目前数字近景摄影测量技术的现状，研究了数码相机应用和基于近景立体影像的数据采集的关键技术；实现了物体三维建模的方法利最新技术。针对近景应用的新特点和要求提出了数字近景采集、建模一体化的整体解决方案。本文主要研究成果如下：
①将非量测相机通过检校用于数字近景摄影测量，并获得较好的精度。
②实现了DLT变换在近景摄影测量中的应用。
③采用OpenGL的核心思想设计了模型编辑器的体系结构，并用面向对象的程序设计思想完成了模型编辑器的开发。
④利用近景对象离散点数据，实现了基于三角网格的物体建模与模型交互显示和等值线图、立面图、剖面图的生成，并给出标准数据格式的结果。
⑤将自动相关的理论引入到近景像片的数据获取中，实现了基于金字塔影像匹配的半自动数据采集。
⑥实现了基于原始离散点和规则格网点数据的DEM自动生成，并提供了实时检查修改的方案。
⑦利用三维显示技术实现了构造真实的三维物体模型与基于PC计算机的立体显示。
⑧完成了一套实用的数字近景摄影测量系统设计并给出实验结果。
通过研究取得了阶段性成果，为今后数字近景摄影测量技术的研究和应用打下了良好的基础。
【关键词】：近景摄影测量 检校 直接线性变换 数据采集 TIN DOM 立体显示 三维编辑 模型编码 【学位授予单位】：中国人民解放军信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2002
【分类号】：P234.1
【DOI】：CNKI:CDMD:2.2002.124613
【目录】：
- 第一章 前言8-19
- 1．1 数字摄影测量技术的发展8-12
- 1．1．1 摄影测量技术的发展阶段8-10
- 1．1．2 数字摄影测量的产品变化10
- 1．1．3 数字摄影测量的新技术特点10-12
- 1．1．4 数字摄影测量技术的应用领域12
- 1．2 近景摄影测量的现状12-16
- 1．2．1 近景摄影测量概述12-13
- 1．2．2 近景摄影测量与传统摄影测量的关系13-14
- 1．2．3 近景摄影测量的新发展14-15
- 1．2．4 近景摄影测量产品的应用前景15-16
- 1．3 数字近景摄影测量系统的研究内容16-19
- 1．3．1 硬件系统的研究16-17
- 1．3．2 软件系统的研究17-19
- 第二章 近景摄影与数码相机19-28
- 2．1 近景摄影的特点19-23
- 2．1．1 控制的布设19-22
- 2．1．2 摄影方式及方法22
- 2．1．3 摄影基线22-23
- 2．2 近景相机23-24
- 2．2．1 相机的分类23
- 2．2．2 非量测相机的应用23-24
- 2．3 数字相机的检校24-28
- 2．3．1 带像点坐标改正参数的空间后方交会25-27
- 2．3．2 实验场摄影检定法27-28
- 第三章 近景立体像对的定向28-36
- 3．1 共线及共面条件方程式的算法28-29
- 3．1．1 共线条件方程式28-29
- 3．1．2 共面条件方程式29
- 3．2 直接线性变换的算法29-34
- 3．2．1 DLT算法的一般形式30
- 3．2．2 DLT参数与内外方位元素的关系30-31
- 3．2．3 解算方法31-33
- 3．2．4 带附加条件的DLT算法33
- 3．2．5 带像点坐标变形改正的DLT算法33-34
- 3．3 需要注意的问题34-36
- 第四章 立体影像的数据获取和物体三维模型的建立36-64
- 4．1 得到离散点群的方式36-37
- 4．1．1 基于立体影像的三维手工数据采集36
- 4．1．2 基于小波金字塔的影像匹配的半自动三维数据获取36-37
- 4．2 数字物体模型的建立37-46
- 4．2．1 角度判断法建立TIN38-39
- 4．2．2 Delaunay三角网算法39-46
- 4．3 DOM或DEM内插46-49
- 4．3．1 基于三角网数模的内插46-47
- 4．3．2 基于矩形格网的内插47
- 4．3．3 移动三角形高程内插47-49
- 4．4 等值线的生成49-52
- 4．4．1 等值线生成原理及算法概述49-51
- 4．4．2 生长法内插等值线算法原理51
- 4．4．3 算法步骤51-52
- 4．5 OPENGL开发的模型编辑器52-59
- 4．5．1 OpenGL简介53-55
- 4．5．2 三维图形软件开发流程55-56
- 4．5．3 实现过程56-59
- 4．6 三维显示技术59-62
- 4．6．1 用OepnGL构造真实三维物体模型的原理及方法59-60
- 4．6．2 基于PC计算机的立体显示技术60-62
- 4．7 三维模型编码62-64
- 第五章 数字近景摄影测量系统介绍64-74
- 5．1 系统的硬件构成64-65
- 5．2 系统的软件构成以及处理流程65-66
- 5．3 系统的主要功能66-68
- 5．4 实验情况和结论68-74
- 5．4．1 实验一68-70
- 5．4．2 实验二70-74
- 第六章 总结与展望74-77
- 参考文献77-81
- 作者在攻读硕士学位期间完成的部分工作81-82
- 致谢82
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