数字近景工业摄影测量关键技术研究与应用

【摘要】：论文根据现代测量技术的发展方向,针对大尺寸测量的需求和应用,对八大类大尺寸三坐标测量方法和系统的原理、特点进行了研究、比较和小结。论文主要围绕数字近景工业摄影测量中的几项关键技术进行了一些列的研究??基于摄影测量学科的测量理论、RRT标志数字影像的获取及高精度中心定位、数字像机的实验室及现场标定、相应像点的自动匹配以及测量网的优化设计等。论文从理论上和实践上进行了深入细致的研究与探讨,并完成了相应的实验论证和实际应用工作。论文完成了以下主要工作: 1.针对大尺寸测量的需求和应用,对八大类大尺寸三坐标测量方法和系统的原理、特点进行了研究、比较和小结。并对数字近景摄影的发展、现状及与计算机视觉的联系和区别进行了阐述; 2.从射影几何的角度来重新阐述数字近景摄影测量的基础理论,详细阐述了单张像片摄影几何、双像立体几何与多摄站交会几何。针对近景摄影测量的特点总结、归纳了三维坐标测量的原理及实现方法,提出了单摄站三维坐标测量的新方法,并严格证明了法方程逐点法化、消元法的理论正确性; 3.研究了定向反光材料的反光原理,利用定向反光材料制作圆形RRT标志,并对其反光特性进行了研究与实验。对RRT标志的“准二值影像”,采用梯度幅值法进行亚像素精度边缘定位后,再用椭圆最小二乘拟合标志中心,实现了0.02 pixel的定位精度; 4.采用10参数的数学模型来补偿数字像机的系统误差,着重研究了试验场法和光束法自标定技术,并对普通数码相机和专业数码相机进行了一系列的标定试验,采取自标定技术可以显著提高测量精度; 5.对编码标志的编码及解码原理进行了研究、试验与实现,对概略定向棒和辅助测量棒的原理进行了总结;采用多张像片的核线匹配实现了标志点的100%自动匹配; 6.分析了测量网的几何图形对精度的影响,总结了网形设计的原则,并针对几种典型结构的被测物提出了具体的网形设计原则和方案,通过工程实例来例证了网形设计对测量结果的显著影响; 7.将数字近景摄影测量技术成功应用于大型模胎面板检测、星载网状天线反射型面检测和InSAR基线动态测量中。