基于近景摄影测量的高精度姿态测量的探讨.pdf

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1、至Q!鱼生篁丝塑【望墓!塑塑1江酉壅挝勘塞皇型绘基于近景摄影测量的高精度姿态测量的探讨■王广峰一济南润土工程设计有限公司。山东济南250101摘要：在目标姿态测量中，合理运用近景摄影测量技术能够有效提高测量精度。基于这种认识，本文对基于近景摄影测量的高精度姿态测量问题展开了探讨，从而为关注这一话题的人们提供参考。关键词：近景摄影测量高精度姿态测量作为摄影测量技术的一种，近景摄影测量技术就是将测量范围控制在100m以内的测量技术。使用该技术，能够较好的完成测量误差的控制。而在目标姿态测量工作中，利用该技术则能够实现目标姿态的高精

2、度测量，并且使目标旋转过程中的姿态测量问题得到解决。因此。相关人员还应该加强对近景拍摄测量技术的研究，以便更好的在姿态测量中运用有关技术。1近景摄影测量技术概述利用近景拍摄测量技术，一般是为了获取单个像对，并且将其当成是内业测量单元。就目前来看，近景拍摄测量包含几方面的内容，即空间后方交会、近景立体测图和测量前方交会等。所谓的空间后方交会。其实就是单张影像的外方位元素的求解过程。由于近景摄影测量技术通常会在局部变形监测中得到应用，所以拍摄的区域内常常布置有多个控制点。因此，还要利用共线方程完成影像方位元素的求解。所谓的近景立体

3、测图，就是对近景立体像进行相对定位和数字内定向，然后在对测量坐标系进行绝对定向后完成系统矢量立体测图。此外，所谓的摄影测量前方交会，则是在恢复立体像对摄影时的光束的条件下。利用光线交会进行几何模型点空间位置的确定⋯。采取该方法，可以利用相片的像点坐标和内外方位进行物方坐标的确定。2基于近量摄影测■的高精度姿态测量使用近景摄影测量技术，可以将测量误差控制在微米级。所以利用其对全方位三维旋转飞行器的转动角度展开测量，能够实现高精度姿态测量。考虑到目标旋转方式变化情况，可知测量目标在旋转到一些姿态时不仅会产生俯仰角和偏航角，还要回产

4、生与测试场坐标系相对应滚转角。使用近景摄影测量技术，可以利用空间后方交会等方式同时完成多个观测点的拍摄，并且能够使控制点在摄区均匀立体分布，所以能够使测量精度得到提高。但是，如果只是采取多模式测量模型进行测量，一旦出现了双目交会情况，就只能完成偏航角和俯仰角的测量。因此，还要使用目标姿态测量方法完成目标上合作标志点的坐标值计算，从而得到飞行器的三维姿态角。(1)目标姿态的测量。在进行目标姿态测量时，还要以测量目标为中心进行测量仪的对称放置，然后使用大靶面相机完成图像的实时采集。在此基础上，则可以利用光电转换模块完成信号转换，然

5、后进行光纤图像的传输。最后，通过处理图像，就能够完成飞行器三维姿态的计算。在实际测量的过程中，还要完成坐标系标志点到成像过程的转换【2J。具体来讲，就是通过旋转和平移将目标坐标系的转换为测试场坐标系，然后根据标定相机和测试场的转换关系进行相机坐标系的转换，从而在像索坐标系中成像。从测量流程上来看，需要先使用标定板和标定靶杆完成测量仪内外参数的标定，从而获得畸变参数、坐标系转换矩阵、主点坐标和相机焦距等参数的获取。然后，针对目标坐标系中的合作标志点，还要使用全站仪进行坐标值的获取。为使摄影测量仪进行目标实时图像的同时采集，还要使

6、用GPS进行信号的统一控制，并且利用高精度椭圆拟合方法实现标志点中心的定位，然后利用编码带完成标志点的匹配识别。在图像像素坐标系下，还要将相机内外参数和目标姿态标志点等作为输入值，然后利用双目交会原理完成标志点坐标的计算。最后，针对测量仪中的所有合作标志点，还要使用稀疏光束平差算法实现数据融合，从而获得高精度的目标姿态。(2)测量的关键技术。①双目交会方法。使用近景摄影测量技术，可以完成多个合作标志点的同时观察。而从成像上来看，想要进行目·2】4·标三维姿态的解算，还要对目标成像坐标进行提取，然后使用双目交会方法完成测试场坐标

7、系中的标志点坐标值的计算。在测量的过程中，所有标志点坐标与其在成像平面上的像坐标存在着固定的关系。根据这一关系，则能够完成控制点坐标的求解。根据标志点在目标坐标系的坐标值和旋转后坐标值的关系，则能够完成坐标系的转换【31。在计算过程中，已知三次旋转将能得到8种旋转角组合，所以还要使用反求旋转矩阵的方法完成旋转角度的求解，从而获得实际的旋转角度。②稀疏光束平差测量法。使用两台近景摄影测量以进行姿态测量，需要得到至少4个合作标志点才能完成坐标值的求解。但在双目交会的过程中，如果被测目标的四个标志点在一台测量仪中出现，就会因为未能接

8、触目标体姿态而无法参与运算。实际上，相较于目标坐标系中的标志点，这些成像点拥有相同的旋转角度。因此，如果在单台测量仪中进行这些标志点坐标数据的运算，将能使目标姿态测量精度得到提高，然后则可以利用光束平差法完成测量结果的优化运算。针对同一目标体，如果有多台相机对不同观测点进行光