计算机视觉摄影测量的数学模型

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中国农业大学学报



































计算机视觉摄影测量的数学模型王丰元
孙壮志周一鸣
中国农业大学车辆工程学院
山东工程学院

中国农业大学车辆工程学院
摘要计算机视觉摄影测量模型是通过计算机视觉进行事故现场测量系统设计的基础。根据摄像机成像基本关,,,系建立了描述空间点及其二维成像间的摄影测量数学模型考虑了成像系统的对称性镜头畸变误差,。建立了线性摄测数学模型通过试验分析了模型的理论精度和标定精度

摄像机关键词计算机视觉摄影测量模型中图分类号
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∋6.7#58∃∃4)255∃5#∃#5摄影测量是运用电子计算机量测摄影相片并交会使用解析计算方法来研究确定所摄物体、、、。,的大小形状位置性质和相互关系的一门学科摄影测量除主要用于航测及地籍测量外近。,,年来在工程测量中也有应用一般摄影测量采用照相机成像根据照片对场景进行分析测量、,;因,组成系统复杂测量周期长不适合于现场快速操作此笔者考虑到计算机视觉技术的发,以摄像机为图像输入工具,,展建立了可完成较大场景及物体测量的摄影测量数学模型研究出利用计算机视觉进行道路交通事故现场快速测量的系统[l]。本系统能满足现场测量的实际,

5、。要求可提高数据采集的效率和处理的速度1基本摄影测量成像关系模型,。为确定空间点在摄像机的成像模型首先确定摄像机几何坐标系(见图1)系统由4个坐,一,一z,标系构成即像平面坐标系Oxy像空间坐标系Sxy图像空间辅助坐标系(摄像站点坐标一,,一www。,系)Sxyz外部空间坐标系OXyZ摄像机处于空间任意位置拍摄图像时空间任一点:1997一一收稿日期1122,,王丰元北京清华东路17号中国农业大学(东校区)213信箱1。。。83¹中国农业大学学报1998年:在成像平面上的成像关系见图1M为任一地面目标,,,,点其物方空间坐标为(XYZ)是点M在相片上的Ml,,

6、,成像其像空间坐标和图像空间辅助坐标分别为(xy,,。,一f)和(XMIy材Z、)由摄影成像几何关系可得成像,,,时S侧M三点位于同一直线上像点的图像空间辅助坐标与地面点物方空间坐标间的基本关系为X,y材Z,.二下--二;尸二二二干井~~二二~下扩--共厂龙人一人。I一I。-乙一乙。-即。,。,。X,一k(X一X)Y、=k(Y一Y)Z、一k(Z一Z)(1),根据正交变换像空间坐标与图像空间辅助坐标间的关系可表示为图1摄像机摄测坐标系及成像关系刁Jleseseseseseses门

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12、20ail(2)faZoaZIa、,,,,。,x。,。,(i=oi2y)其中j)为变换系数式(2)代入式(i)并考虑像主点坐标(可得a。。。a。;。a。:。一XY一Y一Z、。(X)+()+(Z)了、、、OJJ、jx一x-一fr4aZ。。a21。aZ:。(X一X)+(Y一Y)+(Z一Z)ai。。a:1。ai:Z。(X一X)+(Y一Y)+(Z一)。y一y~一foaZ。一Xa21。aZ:。(X)+(Y一Y)十(Z一Z)式(3)和(4)即为根据物体成像的共线条件得到的基本摄影测量数学模型。2基于三维控制场的线性摄影测量模型,。进行解析摄影测量分析时图像坐标的测量通常

13、是在坐标量测仪上进行的将量测仪坐标:,系变换到物体空