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伴随着数码相机的飞速发展,摄影测量已经快步进入了数字摄影测量时代,它对整个摄影测量的教学、科研、生产都产生了极其深远的影响,在这个领域里充满了生机与挑战。数码相机与昂贵的专业量测相机相比在价格上有着明显的优势,并且随着数码相机的日益广泛应用,其性能越来越高、价格却越来越低,数码相机在推动摄影测量的普及中正在发挥着极其重要的作用。
目前,国内外的数字近景摄影测量系统大多数是建立在量测相机的基础上,而量测相机是专业相机,它不仅价格昂贵,而且使用复杂,不便于推广。随着数码相机价格的不断下降,数码相机在日常生活中的应用已经十分普遍,而且,在价格下降的同时,数码相机的分辨率和镜头质量以及各种功能都在快速提高。将数码相机应用于近景摄影测量,让非专业摄影测量人员了解和掌握相关的技术,并能够实际操作,对于近景摄影测量应用的普及具有十分重要的意义。
本文以传统摄影测量的基本理论为基础,针对非量测数码相机的特点,对数字近景摄影测量的相关技术进行了研究。研究的目的是:通过对数字近景摄影测量的技术的研究,解决对非量测数码相机的标定、对应点匹配、三维信息的计算等关键问题;对数字近景摄影测量能达到的精度进行分析,提出提高精度的措施和建议;建立起针对非量测数码相机的数字近景摄影测量系统,以实现对非量测数码相机的标定、对应点匹配和目标点三维空间坐标计算等功能。本文研究的主要工作包括:
(1) 介绍了数字近景摄影测量的基本理论、方法和步骤,对对应点匹配、测量精度进行了探讨和分析。
(2) 对数码相机的特点和性能进行了深入讨论和介绍,提出了在近景摄影测量中所使用的数码相机的选择标准。
(3) 对在数码相机的标定中使用的棋盘格模板角点的识别与定位方法进行了深入地研究,提出了一种简便、实用、有效的棋盘格模板角点自动提取方法,并基于此方法实现了对数码相机的自动标定计算。
(4) 认真研究了摄影测量中数字图像的拍摄过程及获得高精度摄影测量的先决条件,提出了提高摄影测量精度的有效措施。
(5) 提出了采用平面标定模板标定立体像对外部参数的实用方法,并将其应用于实际摄影测量中,通过实践进行了验证。
(6) 将角点特征、外极线约束和灰度相关条件综合应用于交互式对应点匹配,收到了满意的效果。
(7) 对利用计算机仿真进行摄影测量误差分析作了尝试性的探索和研究,为以后的深入研究开辟了一条新途径。
(8) 设计并建立了一套实用的数字近景摄影测量系统,它具有标定数码相机的内外参数、计算双目相机的相对方位、对应点匹配、计算目标点的三维空间坐标和距离等功能。