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數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)

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  數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量(Basic concept of digital photogrammetry)是基于數(shù)字影像和攝影測(cè)量的基本原理,應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字影像處理、影像匹配、模式識(shí)別等多學(xué)科的理論與方法,提取所攝對(duì)像以數(shù)字方式表達(dá)的幾何與物理信息的攝影測(cè)量學(xué)的分支學(xué)科。下面由小編為你介紹一下什么是數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量。

  數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量

  美國(guó)等國(guó)稱之為軟拷貝攝影測(cè)量(Softcopy Photogrammetry),我國(guó)王之卓教授稱為全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量(Full Digital Photogrammetry)。這種定義認(rèn)為,在數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量過(guò)程中,不僅產(chǎn)品是數(shù)字的,而且中間數(shù)據(jù)的記錄以及處理的原始資料均是數(shù)字的。

  定義

  英文:Basic concept of digital photogrammetry

  世界上對(duì)于數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量的定義,主要有兩種觀點(diǎn)。

  a. 數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量是基于數(shù)字影像和攝影測(cè)量的基本原理,應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字影像處理、影像匹配、模式識(shí)別等多學(xué)科的理論與方法,提取所攝對(duì)像以數(shù)字方式表達(dá)的幾何與物理信息的攝影測(cè)量學(xué)的分支學(xué)科。

  美國(guó)等國(guó)稱之為軟拷貝攝影測(cè)量(Softcopy Photogrammetry),我國(guó)王之卓教授稱為全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量(Full Digital Photogrammetry).這種定義認(rèn)為,在數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量過(guò)程中,不僅產(chǎn)品是數(shù)字的,而且中間數(shù)據(jù)的記錄以及處理的原始資料均是數(shù)字的。

  b. 另一種定義,則只強(qiáng)調(diào)其中間數(shù)據(jù)記錄及最終產(chǎn)品是數(shù)字形式的,即數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量是基于攝影測(cè)量的基本原理,應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù),從影像(包括硬拷貝,數(shù)字影像或數(shù)字化影像)提取所攝對(duì)像以數(shù)字方式表達(dá)的幾何與物理信息的攝影測(cè)量分支學(xué)科。

  這種定義的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量,包括計(jì)算機(jī)輔助測(cè)圖(常稱為數(shù)字測(cè)圖)與影像數(shù)字化圖。

  影像數(shù)字化測(cè)圖,是利用計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)字影像或數(shù)字化影像進(jìn)行處理,用計(jì)算機(jī)視覺(其核心是影像匹配與影像識(shí)別)代替人眼的立體量測(cè)與識(shí)別,完成影像幾何與物理信息的自動(dòng)提取。

  還有一種類型稱之為混合數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量,通常是在解析測(cè)圖儀上安裝一對(duì)CCD數(shù)字相機(jī),對(duì)要量測(cè)的局部影像進(jìn)行數(shù)字化,有數(shù)字相關(guān)(匹配)獲得點(diǎn)的坐標(biāo)。

  分類

  依發(fā)展的階段

  模擬攝影測(cè)量 解析攝影測(cè)量 數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量

  依處理對(duì)象

  航空攝影測(cè)量 衛(wèi)星攝影測(cè)量 地面攝影測(cè)量 近景攝影測(cè)量 顯微攝影測(cè)量

  主要處理過(guò)程

  空中三角測(cè)量 內(nèi)定向 相對(duì)定向 絕對(duì)定向 數(shù)字地面模型生成(數(shù)字地形模型產(chǎn)生) 正射影像生成 等高線測(cè)繪 地物測(cè)繪

  數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量實(shí)用系統(tǒng)

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  數(shù)字近景工業(yè)攝影測(cè)量技術(shù)原理

  1. 數(shù)字近景工業(yè)攝影測(cè)量技術(shù)

  數(shù)字近景工業(yè)攝影測(cè)量(digital close range Industry photogrammetry),是通過(guò)在不同的位置和方向獲取同一物體的2幅以上的數(shù)字圖像,經(jīng)捆綁調(diào)整、圖像處理匹配等處理及相關(guān)數(shù)學(xué)計(jì)算后得到待測(cè)點(diǎn)精確的三維坐標(biāo),其測(cè)量原理和經(jīng)緯儀測(cè)量系統(tǒng)一樣,均是三角形交會(huì)法。 工業(yè)近景攝影測(cè)量來(lái)源于大地?cái)z影測(cè)量(photogrammetry)技術(shù),攝影測(cè)量是一門通過(guò)分析記錄在膠片或電子載體上的影像,來(lái)確定被測(cè)物體的位置、大小和形狀的科學(xué)。它包括很多分支學(xué)科,如航空攝影測(cè)量、航天攝影測(cè)量和近景攝影測(cè)量等。其中,近景攝影測(cè)量是指測(cè)量范圍小于100m,像機(jī)布設(shè)在物體附近的攝影測(cè)量。近年來(lái),隨著微電子和半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展,尤其是固體陣列像機(jī)和計(jì)算機(jī)硬件的發(fā)展,使得近景攝影測(cè)量已進(jìn)入全數(shù)字近景攝影測(cè)量時(shí)代。

  2. 靜態(tài)和動(dòng)態(tài)三維測(cè)量

  數(shù)字近景工業(yè)攝影測(cè)量系統(tǒng)一般分為單臺(tái)像機(jī)的離線測(cè)量系統(tǒng)、多臺(tái)像機(jī)的在線測(cè)量系統(tǒng),具有精度高、非接觸測(cè)量和便攜等特點(diǎn),此外,還具有其它系統(tǒng)所無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn):測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)工作量小、快速、高效和不易受溫度變化、振動(dòng)等外界因素的干擾。 數(shù)字近景工業(yè)攝影測(cè)量技術(shù),也稱作視頻測(cè)量(Vision Measurement),對(duì)于測(cè)量動(dòng)態(tài)物體的攝影測(cè)量技術(shù)稱為視頻測(cè)量(Video Photogrammetry),如視頻測(cè)量模型變形VMD(Videogrammetric Model Deformation ,VMD),可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的位移、變形測(cè)量和姿態(tài)測(cè)量。

  3. 代替?zhèn)鹘y(tǒng)的應(yīng)變片和高精度位移傳感器進(jìn)行動(dòng)態(tài)變形測(cè)量

  代替?zhèn)鹘y(tǒng)的應(yīng)變片和高精度位移傳感器進(jìn)行動(dòng)態(tài)變形測(cè)量,可用于其他行業(yè)的變形測(cè)量位移測(cè)量, 如沖壓變形分析、焊接變形分析、汽車變形分析、碰撞試驗(yàn)分析、各種設(shè)備變形分析等。

  4. 近景攝影測(cè)量與計(jì)算機(jī)視覺的區(qū)別和聯(lián)系

  近景攝影測(cè)量與計(jì)算機(jī)視覺有緊密聯(lián)系又有區(qū)別。計(jì)算機(jī)視覺的研究目標(biāo)是使計(jì)算機(jī)具有通過(guò)二維圖像認(rèn)知三維環(huán)境信息的能力,這種能力將不僅使機(jī)器感知三維環(huán)境中物體的幾何信息,包括它的形狀、位置、姿態(tài)、運(yùn)動(dòng)等,而且能對(duì)它們進(jìn)行描述、存儲(chǔ),識(shí)別與理解。數(shù)字近景攝影測(cè)量與計(jì)算機(jī)視覺在研究?jī)?nèi)容和目標(biāo)上十分相近。數(shù)字近景攝影測(cè)量關(guān)注的是幾何量的量測(cè)信息(物體的位置、大小和形狀等),計(jì)算機(jī)視覺也需要量測(cè)信息,但其更為關(guān)注的是對(duì)物體進(jìn)行描述、識(shí)別和理解。因此,數(shù)字近景攝影測(cè)量和視覺測(cè)量(或檢測(cè))所關(guān)注的是完全一致的。數(shù)字近景攝影測(cè)量與計(jì)算機(jī)視覺又存在著差異,主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

  (一)出發(fā)點(diǎn)不同導(dǎo)致基本參數(shù)物理意義的差異,攝影測(cè)量中的外部定向是確定影像在空間相對(duì)于物體的位置與方位,而計(jì)算機(jī)視覺則是物體相對(duì)于影像的位置與方位來(lái)描述問(wèn)題;

  (二)基本公式的差異,攝影測(cè)量中最為基本的是共線方程,而視覺測(cè)量中最為基本的公式是用齊次坐標(biāo)表示的投影方程;

  (三)數(shù)學(xué)處理算法的不同,攝影測(cè)量淵源于測(cè)繪學(xué)科,基于非線性迭代的最小二乘法平差求解貫穿于數(shù)字近景攝影測(cè)量的全過(guò)程,而計(jì)算機(jī)視覺強(qiáng)調(diào)矩陣分解,總是設(shè)法將非線性問(wèn)題轉(zhuǎn)換為線性問(wèn)題,盡可能避兔求解非線性方程。

  5.國(guó)內(nèi)外研究情況

  目前,國(guó)內(nèi)數(shù)字近景工業(yè)攝影測(cè)量技術(shù)的還處于研究階段,還沒有成熟的產(chǎn)品應(yīng)用。西安交通大學(xué)的數(shù)字近景工業(yè)攝影測(cè)量系列產(chǎn)品,是國(guó)內(nèi)第一個(gè)達(dá)到實(shí)用化的產(chǎn)品。 國(guó)外的生產(chǎn)廠家和產(chǎn)品,如美國(guó)GSI公司的V-STARS系統(tǒng)、德國(guó)AICDN 3D公司的DPA-Pro系統(tǒng)等。

數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)

數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量(Basic concept of digital photogrammetry)是基于數(shù)字影像和攝影測(cè)量的基本原理,應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字影像處理、影像匹配、模式識(shí)別等多學(xué)科的理論與方法,提取所攝對(duì)像以數(shù)字方式表達(dá)的幾何與物理信息的攝影測(cè)量學(xué)的分支
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