近景数字摄影测量与leica工业测量系统在工业测量中联合作业精度的研究

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1、6《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛论文集近景数字摄影测量与Leica工业测量系统在工业测量中联合作业精度的研究郑文华[1]，刘尚国[1]，张露露[2]（[1]山东科技大学测绘科学与工程学院；[2]中国矿业大学（北京））[摘要]本文通过理论分析及试验的手段，对近景数字摄影测量与Leica经纬仪工业测量系统在工业测量中联合作业的精度进行了研究。首先运用工业测量系统对像控点进行高精度测量。采用数字相机对目标进行拍摄。通过对所摄取目标影象的处理，获得精度较高的观测数据。并在MAP-AT3dGraymeasuringsystem软件中对相片进行实际量

2、测，对工业测量系统测得的坐标与相片量测的坐标进行对照，从而得出了部分有益的结论。[关键词]近景数字摄影测量；工业测量系统；像控点；量测精度一、引言工业测量系统和近景数字摄影测量系统都是工业目标精密检测的有效技术手段。但是在作业过程中，它们往往会受自身缺点的影响，从而存在较大局限性。例如，在对某些大型设备进行检测时（特别是在观测环境条件恶劣和设备外变形较严重时），要想取得精度较高的观测结果，通常需要进行大量的三维观测。工业测量系统在短时间内无法完成对大量目标的观测，从而影响生产。近景数字摄影测量虽然能快速获取被测目标的三维坐标信息，但是其精度

3、在很大程度上受照相机的内外方位元素及像控点的精度的制约。但如果将工业测量系统和近景数字摄影测量系统联合作业，则能使其各自优势在一定程度上互补，从而实现对工业设备的快速、高精度的检测。该方法的思路是，在观测目标上以及目标外围相对稳定位置布置一些像控点，运用工业测量系统对像控点进行高精度测量。在合适位置安放数字照相机对目标进行拍摄。通过对所摄取目标影象的处理，获得精度较高的观测数据。再使用相关软件对相片进行实际量测，从而获得观测点的三维坐标。为验证工业测量系统和近景数字摄影测量的联合作业的精度，我们采用Leica工业测量系统、CanonEOS-

4、D5数码相机及MAP-AT3d作者1简介：郑文华、男、1956年11月25日、汉、山东省莱芜市、学士、副教授、作者1简介：刘尚国、男、1979年8月23日、汉、山东省莱芜市、在读博士、讲师、研究方向：工程测量和工业测量Graymeasuringsystem数字摄影测量软件进行了相关的实验，得出了一些有益的结论。二、近景摄影的精度估算6《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛论文集成像系统分辨率是指成像系统对空间光学图像的最小细节的分辨能力，是影响近景摄影测量精度最主要的因素，可以用图像的物面分辨率来表示。如果摄像视场大小为W×H，相机分辨率为M×N

5、，则图像物面分辨率定义为:（1）上式中,Rh，Rv分别表示图像物面在水平和竖直方向上的分辨率，在同一像幅内有Rh=Rv。从定义可知，图像物面分辨率实质是表示图像中一个像素所代表的空间物面尺寸的大小。如果一个像素代表物面的几个平方毫米，那么其测量的精度就可以达到毫米的量级。同理，如果一个像素代表物面的几个平方厘米，那么测量的精度也就只能达到厘米的量级。鉴于此，我们在进行数码摄影测量时，可以采用以下手段来提高摄影测量结果的精度。①在摄取同样视场大小的条件下，尽量提高相机的分辨率。②在相机分辨率一定的情况，应尽量减小摄像视场,即尽量缩短相机与量测

6、物面间的距离。③减少图像处理过程中像素的损失，提高特征目标点定位的算法精度。但是仅靠增加分辨率来提高测量精度的途径往往是不经济和有限的，因此应该从图形、图像处理方面入手，尽量提高特征目标点的定位精度。在对机械设备摄影时，由于受到光以及当时拍摄环境及拍摄角度等因素的影响，影像的成像质量不是很好，不利于后期对影像特征点、特征线等的提取。因此影像的算法提取就会有误差，这种误差也是摄影测量误差的重要来源。对于高精度的近景摄影测量的精度，还需要对影像质量进行增强以及细化。图像增强有两个功能，一是改善图像的视觉效果，提高图像成分的清晰度。二是使图像变得

7、更利于计算机处理。拍摄过程采用移动相机法，保持目标不动，从不同的方向对物体拍摄，获取立体像对。为提高交向摄影的精度，应该增大摄影比例尺，提高像点坐标量测精度并注意交会角度对各方向坐标精度的影响。以CanonEOS-D5数码相机为例，它采用CMOS传感器，其CCD面积为35.8mm×23.9mm，分辨率为4368×2912，有效像素为1200万。视场角为，焦距=24mm。现场拍摄选取了三组不同比例尺拍摄立体像对，相机镜头到被摄物体距离分别为3.4m、5.4m、7.4m，对这三组不同比例尺的像对进行分析可估算出相片实际分辨率。选取不同比例尺时立

8、体像对的点位精度可通过下表看出：表1不同比例尺下一个像素的点位精度拍摄距离比例尺相幅(m×m)像素点位精度(mm)3.41/145.09×3.391.165.41/228.09×