摄影测量内业软件 [浅谈全数字摄影测量系统的生产流程及技术要求]
时间：2019-05-16 03:22:58 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要： 本文介绍了全数字摄影测量系统研究基础，推演了全数字摄影测量系统理论基础，并对全数字摄影测量系统的生产流程进行了分析和研究，包括数字摄影测量系统的硬件组成、定向反光材料和数字图像的获取及处理技术，在此基础上，给出了全数字摄影测量系统器件使用原则策略，包括图像采集卡的选用、CCD的选用和光源的选用的原则。
关键词：全数字，摄影测量系统，生产流程，技术要求
Abstract:
This paper introduces digital photogrammetric system research foundation, the author digital photogrammetric system theory foundation, and the digital photogrammetric system of production process are analyzed and studied, including digital photogrammetric system hardware composition, directional reflective material and digital image acquisition and processing technology, based on this, we give the digital photogrammetric system devices use principle strategy, including image acquisition card selection, the selection of the light source and the CCD selection principle.
Key words: digital, photogrammetric system, process of production and technical requirements
中图分类号：TN711.5文献标识码：A 文章编号：
1 引言
随着现代工业的发展，各个领域中的生产和工程都已对大尺寸测量提出了期望和明确要求，数字摄影测量技术已广泛应用于大尺寸精密测量中，工业数字摄影测量是建立在专业像机摄影和计算机图像处理基础上的一门新兴检测技术，其研究的重点是物体的几何尺寸及物体在空间的位置、姿态等，数字成像器件模型及标定和高精度亚象素定位技术是数字摄影测量中的核心技术[1]。
2 全数字摄影测量系统研究基础
VirtuoZo的核心技术处于国际领先水平，目前已研制开发了工作站、微机两大类，其主要功能为从输人的数字地面模型制作带等高线的正射影象图与三维立体模型与交叉式全自动地物量测，可用于摄影测量、遥感与地理信息系统的数据采集与更新、测图与地图修测等[2]。
摄影测量在近百年的历史发展中经历了模拟、解析和数字摄影测量三个阶段，模拟摄影测量仪器完全依赖于精密的光学机械仪器，如用两根金属导杆代替投影光线，将两个同名像点的投影光线交会得到它们的空间点位，到解析摄影测量时代，计算机引入到摄影测量领域，构建数字导杆代替模拟测图仪的金属导杆，控制像片的实时运动，交会计算空间点位坐标，当今计算机化的数字摄影测量时代，数字影像取代原始像片，与一般计算机系统类似，数字摄影测量系统由硬件和软件组成，硬件是一台计算机及相应的立体眼镜、手轮、脚盘和踏板等辅助设备，应用各种功能的摄影测量软件完成摄影测量的各项工作。现在数字摄影测量系统己在各个测绘单位得到广泛应用，研究如何把摄影测量应用到其他相关领域是摄影测量工作者的责任和义务[3]。
摄影测量从解析法到现在的数字化测量是发展的必然趋势，数字摄影测量包括计算机辅助测图和自动化测图两个方面，计算机辅助测图利用立体坐标量测仪与数字计算机接口，进行各种作业，比如在仪器上进行相对定向时，由观测者观测六个控制点，并自动输入到计算机中，由计算机即时算出相对定向元素的数值，手动操作安置在相应投影器上以加速作业过程，此外，如绝对定向，模型误差的改正，坐标变换等工作均由计算机完成，虽然如此，计算机辅助测图依然需要用人眼立体观测像片，寻找同名像点，实现影像相关，而计算机是起到数据记录与处理的辅助控制作用，实现了摄影测量的半自动化[4]。
3 全数字摄影测量系统理论基础
摄影测量系统是从摄像机获取的图像信息出发，计算空间物体的三维坐标。图像上每一点的亮度反映了空间物体表面某点反射光的强度，而该点在图像上的位置则与空间物体表面相应点的几何位置有关，这些位置的相互关系，由摄像机成像几何模型所决定，该几何模型的参数称为摄像机参数，这些参数必须由实验和计算来确定，实验与计算的过程称为摄像机标定[5]。
摄像机模型是光学成像几何关系的简化，最简单的模型为线性模型(或者称为针孔模型)在满足针孔模型假设的前提下，像点、光心和物点满足共线方程，即三点共线。对于单摄像机的情况，如果光心的像点已知，就可以确定像点和光心组成的唯一射线，而物点必然在此射线上。但是物点在此射线上的具体位置无法确定。也就是说在没有其他附加信息的条件下，仅用单个摄像机是无法确定目标的三维位置的。
在使用两台或多台摄像机的条件下，利用各个摄像机的光心和像点组成的射线都应该通过空间物点，即各射线应在物点相交的原理就可以对空间物点进行交会定位，简称线线交会。这就是近景摄影测量学的原理。
理论上说这些射线应该相交于同一点，但是由于实际摄影系统总存在各种误差，特别是镜头畸变误差、目标图像提取误差、摄影系统参数求解舍入误差等，使得物点、光心和像点很难严格满足共线条件。因此这些射线通常不是严格的数学意义上的相交于一点，而是近似相交于一点。
对多数摄影测量系统来说，成像系统的物距远大于焦距。在确定由光心和像点组成的射线过程产生的微小误差，会对空间交会结果带来很大的误差。特别对于遥测，“失之毫厘，差以千里"是一种非常形象的描述。因此精确地确定由像点和光心组成的射线是摄影测量的关键。要做到这一点，就要注意两个关键因素：第一，精确地确定摄影系统的系统参数，如光心、光轴和焦距；第二，精确地提取目标的对应像点的位置。
4 全数字摄影测量系统的生产流程分析与研究
4.1 数字摄影测量系统的硬件组成
计算机图像处理必须建立一个处理系统，系统包括硬件环境和软件能力两项。而硬件环境一般分为两大类型。市场上图像处理的硬件多种多样，价格相差极为悬殊，从总体上看也大致对应分为两类：一是在计算机主板的插槽中插入一个图像卡，该卡有刷新图像存储器等专用硬件，而图像进一步处理、分析、计算、判断等工作则由计算机软件来完成，这种类型可简称为软件型图像处理系统，其处理速度完全取决于计算机CPU的运算速度和图像卡采集图像的速度(如果要经常性采集处理实时图像的话)。另一类是用专门硬件进行图像处理，而主机仅作为发布命令及进行小部分处理，图像硬件处理可以脱机进行。此专用硬件称为图像计算机，因此这一类可称为图像计算机型图像处理系统。
图1 图像测量系统示意图
