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多基线普通数码相机近景摄影测量精度研究

作　者: 李能
导　师: 方源敏
学　校: 昆明理工大学
专　业: 地图制图学与地理信息工程
关键词: 多基线近景摄影测量数码相机直接线性变换(DLT) 精度
分类号: P234.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

近景摄影测量综合了数字图像处理、计算机技术、模式识别、影像匹配等多学科的理论和方法；是基于摄影测量与数字影像处理的基本原理：是用数学方式将所摄影对象的几何与物理信息提取出来的摄影测量学。随着数字近景摄影测量的发展,近景摄影测量在很多方面得到应用,如动态物体行迹的测量、高大建筑的变形测量、复杂物体的模型构建等。怎样更有效的获取图片,并对图片解算,达到需要的精度,一直是近景摄影测量研究的重点。在近景摄影测量中,数字影像的获取,通常采用的是专业的摄影设备。这些专业设备的价格昂贵,对非专业部门是无法应用的。随着数码相机技术的发展与进步,普通数码相机在数字摄影测量领域中得到了广泛的应用,尤其是在近景数字摄影测量、无人机低空摄影测量的应用中,表现出了巨大的优势。普通数码相机不仅价格便宜,且操作方便,是专业摄影机不能比拟的。随着数码相机技术的不断进步,其像幅、分辨率不断提高,数码相机相对于专业摄影机的优势更加凸显。详细介绍了近景摄影测量的发展、研究现状及当前社会的应用情况；对数码相机的工作原理、分类、性能指标做了详细说明；阐述了近景摄影测量中各种坐标系的关系,相片的内外方位因素与这些坐标系之间的关系；对相机检校时应注意的问题作了说明；怎样进行相机自我标定,实现的方法有哪些；详细解算了直接线性变换(DLT);对不能将被测物体完全摄影时,怎样建立可靠实用的测量方案。本文主要对多基线非量测数码相机近景摄影测量精度进行研究,多方位、多角度拍摄相片,利用Lensphoto多基线测量软件对待定点(模型点)进行测量分析。对影响近景摄影测量精度的各种因素,同种相机不同交会角、不同摄距,不同相机不同分辨率、控制点精度、控制点分布不同情况、控制点个数不同等作了详细的分析比较。通过实验近景摄影测量的精度随着交会角的增大、分辨率的增大、控制点的增加不断提高。分布较均匀的控制点,测量点的精度相对较高。当摄距较远时,可通过增大分辨率来提高测量精度。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-6
目录  6-8
第一章绪论  8-16
  1.1 研究背景  8
  1.2 近景摄影测量的发展及应用  8-12
    1.2.1 近景摄影测量的发展  8-10
    1.2.2 近景摄影测量的应用  10-12
  1.3 研究的目的和意义  12-13
  1.4 研究内容  13
  1.5 论文结构形式  13-16
第二章数码相机及其标定  16-28
  2.1 数码相机分类  16-18
    2.1.1 单反相机  16-17
    2.1.2 卡片相机  17
    2.1.3 长焦相机  17-18
  2.2 数码相机的性能指标  18-19
  2.3 数码相机镜头  19-25
    2.3.1 镜头的分类  19-23
    2.3.2 影响镜头质量的因素  23-25
  2.4 数码相机的自我标定  25-27
    2.4.1 棋盘格模板标定  26
    2.4.2 格网圆点标定  26-27
  2.5 本章小结  27-28
第三章非量测数码相机模型  28-44
  3.1 数码相机模型  28-30
  3.2 摄影测量坐标系  30-35
    3.2.1 像平面坐标系与框标坐标系  31-32
    3.2.2 像空间坐标系  32-33
    3.2.3 摄影测量坐标系  33-34
    3.2.4 地面辅助坐标系  34
    3.2.5 大地坐标系  34-35
  3.3 相片方位因素  35-37
    3.3.1 相片的内方位元素  35-36
    3.3.2 相片的外方位元素  36-37
  3.4 相片坐标与空间坐标之间的数学关系  37-39
  3.5 相机检校  39-43
    3.5.1 相机检校的内容  40
    3.5.2 内方位元素的确定  40
    3.5.3 非量测相机的光学畸变差  40-42
    3.5.4 坐标轴不垂直性误差dβ和比例尺不一误差ds  42-43
  3.6 本章小结  43-44
第四章高质量相片的获取及DLT解算  44-66
  4.1 影响照相技术的因素  44-45
    4.1.1 视场(f.o.v)  44-45
    4.1.2 聚焦  45
    4.1.3 曝光  45
  4.2 近景摄影测量过程  45-48
    4.2.1 控制点测绘  46-47
    4.2.2 后方交会  47-48
    4.2.3 前方交会  48
  4.3 近景摄影测量步骤  48-50
    4.3.1 制定测量计划  49
    4.3.2 控制点布置及测量  49-50
  4.4 近景摄影测量方法  50-59
    4.4.1 摄影测量方法的分类  50-53
    4.4.2 制定测量方案  53-59
  4.5 直接线性变换(DLT)解算  59-65
    4.5.1 像素坐标与像平面坐标系之间的关系  59-60
    4.5.2 像空间坐标系与物方坐标系之间的关系  60
    4.5.3 成像投影关系  60
    4.5.4 成像共线条件方程式  60-61
    4.5.5 DLT解算  61-65
  4.6 本章小结  65-66
第五章多基线近景摄影测量系统实验与精度分析  66-78
  5.1 实验流程  66
  5.2 相机参数检校  66-69
  5.3 外业摄影与控制点测量  69-71
  5.4 精度影响因素分析  71-77
    5.4.1 交会角不同精度影响分析  72-73
    5.4.2 摄影距离不同精度影响分析  73-74
    5.4.3 分辨率不同精度影响  74-75
    5.4.4 控制点误差对精度的影响  75-76
    5.4.5 利用不同个数的控制点对解算精度的影响  76-77
  5.5 本章小结  77-78
第六章总结与展望  78-80
致谢  80-82
参考文献  82-84
附录  84-86

多基线普通数码相机近景摄影测量精度研究

内容摘要

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