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1、地质与勘测水力发电中27边坡摄像快速地质编录熊忠幼胡瑞华(长江水利委员会,武汉,430011)关键词地质编录快速编录摄影测量边坡新技术摘要边坡摄像快速地质编录在控制点布置、测量、摄像方法、图像数字处理等方面均有创新,实现了软件界面汉化、菜单化及模块化。所研制的地质编录计算机成图,大大简化了操作和加快了成图速度,特别适用于长、高、陡边坡的地质编录。B1X+B2Y+B31技术理论基础y=(4)C1X+C2Y+1111摄影测量基础式中A1、A2、A3、B1、B2、B3、C1、C2为8个定摄影测量有一个非常重要分支,即非量测相机位系数。摄影测量。与量测相机不同,非量测相机的内、外
2、为了求解8个定位系数,对边坡正向摄影,若方位元素均未知,但非量测相机价格低廉,广泛适已知4个地面控制点的物方坐标和相应的像方坐用于工程应用。根据摄影测量原理,设物方坐标系标,根据(3)、(4)式可联立8个方程求解唯一系数A1、A2、A3、B1、B2、B3、C1、C2,如果控制点OXYZ物点A坐标为(X,Y,Z),其成像点a在像方坐标系中坐标为(x,y),求(X,Y,Z)与(x,多于4个,系数方程变为一个超定方程,按最小二乘法原理,依然可求解系数,但控制点不可少于4y)之间有如下关系(见图1):A1X+A2Y+A3Z+A4个,否则无解。x=(1)C1X+C2Y+C3Z+11
3、12连续摄影B1X+B2Y+B3Z+B4所谓连续摄影是将摄像机绕其透镜中心旋转,y=(2)C1X+C2Y+C3Z+1连续拍2幅或2幅以上的影像。对于高边坡一次无当我们研究的边坡基本上为一平面时,上式可法取整个边坡影像,可以连续2次或3次取边坡影进一步简化为:像,使每相邻两次保持一定重合影像。在连续摄像A1X+A2Y+A3x=(3)C1X+C2Y+1图2连续摄2幅成像收稿日期:1998201205图1摄影测量原理本文为“八五”国家重点科技攻关项目28水力发电1998年第2期过程中,摄站不变,焦距不变,只是摄像视场角变(1)pentium微机,配2个215G硬盘,主频和化,那
4、么两幅像间有一定数学规律可遵循:内存要求越高越好。如图2示设连续摄2幅成像为ab和bc,2次视(2)图像采集卡,2M视频存储器,支持512×场角为2r的成像与一次成像。视场角为4r的像a′512×32bit,最大支持1024×1024×16bit,具备b′c′的关系。RGB,复合视频,S2Video输入输出。设物点D在相机É成像点为d,在像机Ê上成(3)摄像机,广播级650线,如SONY119cm像点为d′,∠dob=B,那么:(3ö4英寸)一体化机,配长焦镜头。b′d′=f·tgB(5)(4)放像机,与专业摄像机配套,能高清淅回bd=f·tgr-f·tg(r-B)(0<
5、B≤2r)(6)放录像带的信息。tgB(5)35cm(14英寸)专业监视器,显示图像,b′d′=·bdtgr-tg(rg-B)支持RGB复合视频等多种输入信号。根据上式建立改正算法,可用普通的摄像机连(6)彩色喷墨打印机,输出彩色图像,供地质续摄影,获得高分辨率、大视场角的摄像机的摄像师解译之用。彩色喷墨打印机随幅面大小价格相差效果。很大,在生产中可以用小幅面,如HP850C。除了按上述公式推导2幅图像关系外,还可借(7)全觇仪和觇标,全觇仪和棱镜配合使用可助影像匹配的理论,求解2幅图像关系。快速测定觇标的坐标。如图2示设第1幅图像中像素P有P=q1(x,212系统软件y
6、),重合的第2幅中同名点有P=q2(a0+a1x,软件采用C语言结构化设计,汉化界面、菜单b0+b1y),据影像匹配有:设第É幅和第Ê幅图像存操作界面友好,操作容易,系统菜单如图5。在比例尺和位移变形。q1(x,y)=q2(a0+a1x,b0+b1y)+$g(7)式中$g为误差,按相关系数Q匹配É和Ê,找出相关点后,即可求解(7)式的系数,a0、a1、b0、b1,然后将第Ê幅图像进行一次重采样,完成与第1幅的镶嵌。图5系统菜单软件的第1版为DOS下应用程序,很多工作如图像打印、图像色彩对比度等处理还需借助通用工具如PhotoShop等。目前正着手将软件改为Win2dows
7、下,为求进一步商品化,为用户提供一个功能图3连续摄像更全、界面更好、性能更好的高边坡快速编录软件系统。2系统的硬、软件组成3工程应用211系统的硬件组成按微机+图像卡模式组成,主要硬件设备为该系统在“八五”攻关完成后即在生产中应用,(见图4):经不断完善,目前已在三峡工程的地质编录中发挥着重要作用。三峡工程中高、大、长的边坡面积大,编录任务繁重,边坡编录要求快速,动态反应快,快速编录正好适应这一要求。应用快速编录进行生产一般有4个步骤:(1)野外布控制点,摄像和测控制点坐标;(2)室内图像处理;(3)野外地质解译;(4)室内资
