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1、第27卷第4期昆 明 理 工 大 学 学 报Vol.27No.042002年8月JournalofKunmingUniversityofScienceandTechnologyAug.2002X非量测影像数字化近景摄影测量的部分问题探讨邓 钢(昆明理工大学外事处,云南昆明 650093)摘要:通过用两个不同量测对象和三种不同影像对近年来国际上广为采用的数字化近景摄影测量软件包PMPro进行试验和分析,总结了该产品的主要摄影测量性能和若干优化应用方案、指出并分析了存在的几方面主要问题及其原因和对策.就控制方案、影像扫描、解析自检校等普遍性问题,提出了在
2、设计或应用同类软件时应建立和澄清的一些概念.关键词:数字化;近景摄影测量;非量测影像;PMPro;软件包试验中图分类号:P234.1文献标识码:A文章编号:1007-855X(2002)04-006-070引言摄影测量技术正不可逆转地进入数字化时代.作为摄影测量重要分支的近景摄影测量技术,因得以与相应的数字影像处理、CAD,三维模型制作和动画制作等技术相结合,也正在成为一种吸引众多领域日愈关注和采用的几何信息分析提取和模型制作的有力工具.面对前所未有的机遇与挑战并存的市场需求,一些相应的数字化近景摄影测量软件系统应运而生,并在与其它数字影像处理、三维
3、模型制作等软件的竞争中,以不可替代的数学解析与几何量测等摄影测量性能,赢得了自身的市场天地,进入了越来越多的应用领域.加拿大EOS公司推出的数字化近景摄影测量软件包PhotoModelerPro(PMPro)就是一个成功的代表.它近年来成功地占据了广泛的国际市场份额,被建筑、司法、机械、动画、考古等领域广泛采用,在许多国家设立了销售、培训网点,赢得了用户和软件行业的许多赞誉.为适用于众多不同领域,这类软件产品通常可不要求任何专业摄影测量设备,也不要求用户必须具备专业摄影测量知识,并且与常见的有关软件系统(如数字影像处理、三维模型制作、计算机绘图等软件
4、)有良好的兼容性.但作为以摄影测量理论为核心的一类软件系统,对其摄影测量方面的各种性能、优越性、不足及其改进方案等方面的探讨,尚未见系统的研究报道.本文的目的,就在于根据对不同的非量测影像和不同的试验场用PMPro进行的一系列试验,对不同场合下该软件的应用方案进行了分析比较;验证了可达到的精度范围及可靠性;对其摄影测量性能进行了总结;对存在的部分问题进行了理论探讨并提出了相应改进方案,包括对数字化近景摄影测量中一些普遍性问题的探讨以及对类似软件系统的应用、设计与改进的一些建议.本文涉及的主要实验工作,是在加拿大新布伦瑞克大学(UNB)完成的.1PMP
5、ro简介PMPro是一个在Win.95+或Win.NT4.0+环境下运行的32bit程序组.它具有多种输入、输出数据格式,包括解析计算结果输出、正射影像输出、带有或不带像片纹理的三维模型输出等;像点坐标量测采用以鼠标拖动单测标在屏幕显示的单片影像上直接标定点位的形式,精度可达亚像素(sub-pixel)级;可在单张像片上或在三维模型中直接量取物方三维坐标、距离、面积;具有单点、曲线及圆柱影像相关的辅助工具;具有良好的在线帮助工具,并另配有一套详尽的动画演示培训程序.自初版问世以来,已经过十余次版本升级完善,目前(2002,3)的最新版本是4.0g版.
6、X收稿日期:2002-03-26;基金项目:国家留学基金委员会基金支持.作者简介:邓 钢(1959.1～),男,副教授;主要研究方向:近景摄影测量.第4期 邓 钢:非量测影像数字化近景摄影测量的部分问题探讨72精度范围2.1试验场及影像获取为检验PMPro应用于各种常见量测对象时的摄影测量质量,笔者对两个不同大小的、具有代表性的试验场进行了实验.小试验场是一块边长17cm的正方形金属板,其上按等间隔装入了25根12～37mm长的螺栓(图1).金属板上刻划有36个格网点,形成25个方格.每个方格中央垂直地装入一根螺栓.每个螺栓顶部以垂
7、直交叉线标出一个点位.36个格网点加25个螺栓点构成了共61个控制点点位.点位标志采用约0.6mm宽的黑色直线刻划在白色底板上,以提供足够的影像反差.全部61个点位在一个任意物方空间坐标系中的三维坐标,由两台KernE2(与一台IBMPC微机相连)用精密三维前方交会测定,然后按需要选择作为控制点或检查点使用.在X,Y,Z三个方向的坐标精度(中误差)分别为0102mm,0103mm,0102mm.大试验场是UNB校园内一座白色木质房子的四面墙壁,占地面积约8m×8m,高度约4m(图2).墙上以均匀的间隔设置了49个直径为7cm的黑色圆形点位标志,全部标
8、志中心的三维物方空间坐标采用了在五个测站上架设经纬仪交会后平差计算的方法测定.在X,Y,Z方向的坐标中误差分
