工业数字摄影测量技术及应用汇总.
浅议数字工业摄影测量技术
浅议数字工业摄影测量技术摘要：随着摄影测量和相关领域技术的不断发展，使得数字工业摄影测量技术日趋成熟。
数字工业摄影测量技术是指对非地形目标进行摄影并确定其外形、形态和几何位置的技术。
该技术包括不规则物体的外形测量、动态目标的轨迹测量和燃烧爆炸等不可接触物体的测量。
它广泛应用于采矿、冶金、机械、车辆和船舶制造等方面。
本文详细介绍了数字工业摄影测量技术的系统、发展现状以及未来发展趋势。
关键词：摄影测量；数字；测量系统；计算机引言数字工业摄影测量技术是随着摄影测量技术、计算机技术和遥感技术的发展而形成的新兴技术，是指对非地形目标进行摄影并确定其外形、形态和几何位置的技术。
数字工业摄影测量技术融合了数字近景摄影测量的基本原理、计算机视觉的相关理论、计算机技术、数字图像处理技术、模式识别等学科的理论和方法，利用数字像机获取被测目标的数字影像来得到物体的形态、位置、姿态和运动从而完成对物体的测量。
由于该技术利用计算机处理信息，属于非接触性测量技术。
具有危险性低、信息容量高、信息易存储、可重复使用、精度高、速度快等优点。
因此广泛应用于国民经济、科技研究和国防建设等领域。
随着科技的不断向前发展,研究的进一步深入,数字工业摄影测量将向实时近景摄影测量发展,它将成为对非地形目标进行测量的主要手段,并且实时性、全自动源数据获取及仿真虚拟手段的研究将成为应用研究的趋势。
一、数字工业摄影测量技术的发展历程（一）国外发展历程早在上世纪60年代，国外就开始了数字工业摄影测量的研究。
将摄影测量的相关理论、算法及软硬件逐步应用到工业测量领域，促进了工业的发展。
数字工业摄影测量技术快速发展阶段始于90年代，随着计算机技术的快速发展和日益普及，同时工业对高精度摄影测量技术的要求越来越高，工业摄影测量技术逐步进入数字化时代。
目前，数字工业摄影测量理论趋于完善，技术趋于成熟。
国外已经有多家公司推出了自己的数字工业摄影测量系统：美国大地测量公司的“V-STARS系统”、挪威Metronor公司的“Metronor系统”和德国Aicon3D公司的“DPA-Pro系统”等。
数字近景摄影测量技术在文物保护以及工业摄影测量中的应用
数字近景摄影测量技术在文物保护以及工业摄影测量中的应用学院：测绘工程班级：姓名：学号：日期：年4月30日摘要对珍贵文物进行数字化处理，建成基于网络的数字化博物馆系统，可以较好地解决丰富的展品与有限的展览空间、时间的矛盾，进一步开拓博物馆藏品保护、研究和展示的新领域，还可以实现博物馆管理观念和管理手段的现代化。
更重要的是精确的文物数字模型记录了文物原始的真实三维信息和纹理信息，为文物修缮和恢复提供了重要的数据和模型支持。
ABSTR AC TValuable cultural relics are digitized , built ne t work base d digital museum system , what can better solve the problem what is the space and time about the exhibits , and further explore the museum protection, research and di splay a new field , also can realize the museum manage ment ideas and modern management tools . More import ant is the precise relics digital model recorded relics pri mitive true 3D information and texture information , for the resto ration of cultural relics and recovery and provide important data model support .目录1.1 背景和意义 (4)1.2 国内外研究现状 (5)2 摄影测量基本原理及一些方法 (7)3 近景摄影测量在考古中的运用 (7)4 案例分析 (8)5近景摄影测量在工业中的运用 (11)6 案列分析 (11)参考文献 (18)1. 1 研究背景和意义陕西是中华远古文明的重要发祥地，早在一百万年以前，就有人类在此繁衍生息。
全数字摄影测量在DLG生产中的应用资料
目录摘要 (II)第一章绪论 (1)1.1研究背景及目的 (1)1.2研究内容 (1)1.3基本概念 (1)第二章技术路线及设计规范 (3)2.1测区概况 (3)2.2资料分析 (3)2.3技术指标 (4)2.4成图方法及生产流程 (7)第三章生产应用及技术创新 (9)3.1调绘底图DOM的制作 (9)3.1.1用于纠正的DEM采集 (9)3.1.2纠正镶嵌 (9)3.1.3 DOM的检查和修补 (9)3.2外业数字化调绘 (10)3.2.1调绘底图分析 (10)3.2.2外业实地调绘 (10)3.2.3数字化整饰 (11)3.3内业全数字测图与编辑 (13)3.3.1数字测图 (13)3.3.2数据编辑 (18)第四章结束语 (21)参考文献 (22)摘要随着数字化、信息化的发展，许多的新技术、新方法在基础测绘的生产中发挥着越来越重要的作用。
本文通过对DLG生产流程的介绍和分析，从中论证了全数字摄影测量方法在数字化外业调绘、DLG产品生产中的应用和技术创新。
关键词：基础测绘、DLG、数字化调绘、全数字摄影测量第一章绪论1.1研究背景及目的测绘是为经济建设、国防建设和社会发展提供基础地理信息的基础性、公益性事业，关系国家主权、国防安全和国家秘密，是实现经济社会可持续发展的基础条件和重要保障。
为使测绘事业适应我国社会主义建设高速度发展的要求，首先必须大力发展现代化的测绘科学技术。
为了更好地惯彻落实建设数字化、信息化的测绘服务网络，全面加快完成基础测绘任务，进一步服务“海峡西岸经济区”的建设，在这新形势下我们的基础测绘项目为能更好更及时的服务地方的的建设，必然面临着工期紧、任务重的困难。
在数字化信息化不断发展的今天基础测绘生产中的一些旧技术和作业方法必然不能满足新的生产要求，必须需要在技术上取得创新和改进，以便能够更好的促进测绘生产的新要求。
1.2研究内容本文主要探索的是全数字摄影测量的新技术新方法在基础测绘生产中的应用，主要从基础测绘的整个生产流程包括数字化调绘、内业数据采集、数据编辑等工序中分析、研究全数字化作业方式在航空摄影测量中的应用。
数字近景工业摄影测量关键技术研究与应用
数字近景工业摄影测量关键技术研究与应用作者：郭琼琳来源：《硅谷》2014年第08期摘要随着工业的快速发展，对数字近景工业摄影测量技术提出了更高的要求。
文章首先对数字近景工业测量关键技术进行分析研究，包括单像机三坐标测量的新方法、像机的自标定算法，其次分析数字近景工业摄影测量关键技术的应用。
关键词数据近景工业；摄影测量；应用分析中图分类号：P231 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）08-0044-021 数字近景工业摄影测量关键技术研究分析1）现代化数字图像的直接获取与处理。
分析传统的图像获取，即电子管摄像机，根据功能划分，主要包括量测像机、半量测像机、非量测像机，对于量测像机，其主要目的是精密测量物体的位置、尺寸、运动轨迹，其具有机械结构稳定、镜头光学畸变小、长焦距和相片尺寸大的特点，但是，随着现代工业的发展，固体式数字摄像机已不断涌现在市场中，即数字像机，数字像机在各个领域中得到广泛应用，尤其是广播电视，其主要有CCD图像传感器、摄影镜头及相关电子电路等附件构成，根据性能的不同，数字像机分为标准视频摄像机和数码相机，其主要通过定向反光标志和标志中心的亚像素精确定位的亚像素边缘检测、子像素精度中心定位来实现物体测量，对于定向反光标志中的RRT标志的“准二值摄影”，可以采用梯度幅值法来提高图像测量的精度，亚像素精度边缘定位后，采用椭圆最小二乘拟合的方法来获取反光标志中心，最后确定像素的精度。
2）数字像机的试验场法标定技术、自标定技术。
试验场法标定是指对已控制点摄影的单片相机空间后交会进行求解，其具有计算简单、摄影几何图形要求低、内外参数相关性影响小的特点，例如某实验采用了28mm/2.8D、视场角为60°*46°的尼康D2H数码相机，在拍摄过程中，由于相机焦距是固定的，并且设置的摄影距离为3.2 m，分别在不同摄影位置对事物进行顺时针拍摄和逆时针拍摄，为了验证不同参数对标定结果的影响，分别选择不同的畸变参数，并对其进行标定，通过统计点坐标差值的大小，验证标定结果的好坏。
工业摄影测量技术发展与应用
随着人工智能和计算机视觉技术的不断发展，工业摄影测量技术将向高精度、高效率、自动化的方向发展，进 一步提高测量精度和效率。
多源数据融合
未来工业摄影测量技术将融合多源数据，包括图像、点云、模型等数据，实现对目标物体多维度、多尺度的测 量和分析，拓展应用领域。
03
工业摄影测量技术的实践应用
三维建模技术
智能摄影测量技术利用三维建模技术，通过对目标物体进行多角度拍摄，获取物 体的三维坐标和形状信息，实现高精度测量和建模。
深度学习技术
深度学习技术在智能摄影测量技术中得到了广泛应用，通过对大量图像数据进行 学习，实现对目标物体的自动识别、分类和测量，进一步提高了测量精度和效率 。
工业摄影测量技术的未来发展趋势
三维视觉技术
随着三维视觉技术的发展，工业摄影测量技术将能够实现 更加复杂和精细的测量应用。
深度学习技术
深度学习技术在图像识别和处理方面的应用将进一步优化 工业摄影测量技术的效率和精度。
自动化和智能化
未来工业摄影测量技术将向自动化和智能化方向发展，实 现更加高效和智能的测量过程。
应用拓展
随着工业摄影测量技术的不断发展和优化，其应用领域也 将不断拓展，包括但不限于汽车制造、航空航天、电子制 造等领域。
• 航天摄影测量是通过卫星或航天器对地球表面进行摄影，获取大范围、高分辨率的地形数据，用于制作数 字高程模型、数字正射影像等。
• 航空摄影测量是指利用飞机或其他飞行器对目标进行摄影，获取地形、地物等详细信息，用于制作数字正 射影像、数字线划图等。
• 地面摄影测量是指利用地面摄影设备对目标进行摄影，获取局部或小范围的地形、地物信息，用于城市规 划、土地资源调查、文化遗产保护等领域。
数字近景摄影测量技术在文物保护以及工业摄影测量中的应用pdf
数字近景摄影测量技术在文物保护以及工业摄影测量中的应用学院：班级：姓名：学号：日期：2015年5 月4 日目录1 绪论 (4)1.1 研究背景和意义 (4)1.1.1 研究背景 (4)1.2 国内外研究现状 (6)1.3主要研究内容和关键技术 (7)1.3.1 主要研究内容 (7)2相机的选择 (8)2.1近景检校内容 (8)2.2 计算机视觉方法 (8)2.3 算法实现 (9)2.3.1张正友平面网格算法程序 (10)2.3.3 实验分析 (11)2.4.2 摄影方式 (12)3.1 数据采集 (13)3.1.1 影像采集 (13)3.1.2 控制点采集 (14)4．试验流程 (16)5工程案例 (16)5.1.1立方体案例 (16)5.2大雁塔佛像案例 (16)5.3 大雁塔操作示意图 (17)5.1.3 实验分析 (17)5．2近景摄影测量建模实例分析 (17)5.2.1实验分析 (17)参考文献 (19)摘要对珍贵文物进行数字化处理，建成基于网络的数字化博物馆系统，可以较好地解决丰富的展品与有限的展览空间、时间的矛盾，进一步开拓博物馆藏品保护、研究和展示的新领域，还可以实现博物馆管理观念和管理手段的现代化。
更重要的是精确的文物数字模型记录了文物原始的真实三维信息和纹理信息，为文物修缮和恢复提供了重要的数据和模型支持。
由于古文物具有轮廓复杂、不易接触、丰富的纹理信息等特点，因此如何迅速而准确获取古文物的DSM 成为一个关键点。
数字近景摄影测量技术成本低廉、数据量小、处理速度快捷，精度也完全满足需求，因此，数字近景摄影测量在古文物三维重建方面有不可比拟的优势。
本文通过对一般摄影测量软件和专业近景软件进行探索研究，成功的实现了应用一般摄影测量软件对近景数据的快速高精度处理。
本文使用非量测数码相机与全站仪分开作业的方法，获取古文物的三维坐标，研究分析了近景数据预处理过程，利用最优检校算法和标定参考物对相机进行精确检校，得到相机参数，然后使用一般摄影测量软件快速建立文物的DEM ，生成等值线和正射影像，再进行图像配准，解决纹理映射和模型无缝拼接问题，最后将生成的三维模型导入3dmax 中，赋予相应的材质，从而实现古文物三维建模。
一种实现工业数字摄影测量自动化的方法
文章编号:1673 6338(2008)03 0228 03一种实现工业数字摄影测量自动化的方法卢成静,黄桂平,李广云,丛佃伟,范生宏(信息工程大学测绘学院,河南郑州 450052)摘要:在工业数字摄影测量中,当被测物大而复杂时,目标像片的数量可能达到数百张,像点达到几千个,因此人工去识别这些像点是不切实际的,不但费工费时而且也加大了出错率。
为了实现工业数字摄影测量的自动化,引入了一种点状编码标志,讲述了其设计原理,并应用透视投影中交比不变量和仿射变换对其进行了识别。
试验表明,该编码标志点设计严密,自动识别率为100%,可以满足应用要求。
关 键 词:工业数字摄影测量;编码标志;交比;仿射变换中图分类号:P 258 文献标识码:AM et hod of Realizing Auto m atic M easure m ent in I ndustrial Photogra mm etryL U Cheng jing ,HUANG Gu i ping ,LI Guang yun,CONG D ian w e,i Fan Sheng hong(Institute of Survey i ng and M a pp ing,Information Eng i neering University,Zhengzhou 450052,China )Abstrac t :In i ndustrial d i g ita l photogra mm etry w it h CCD cam eras ,the nu mber o f target i m agesm ay a m ount to seve ra l hundreds and the number of i m age po i nts m ay amount t o seve ra l t housands when l a rge and co m plex objects are in vo l ved .Fo r rea lizi ng au t om atic m easure m ent ,a new coded targe t and its des i gn princ i p l es w ere i ntroduced i n this pa per .It cou l d be recogn ized by cross rati o ,wh i ch w as a constant in perspective pro j ection ,and affi ne transfor m ation .Exper i m ents sho w ed t hat the coded targets w ere strictl y desi gned ,w ith 100%i dentifica ti on ra tio ,wh ich cou l d satisf y the requ irements o f prac ti ca l app licati ons .K ey word s :i ndustria l d i g ita l pho t og ramm etry ;coded ta rgets ;cross ratio ;a ffi ne transfo r ma ti on目前,工业数字摄影测量技术广泛应用于几何量的尺寸测量、精密零部件或产品的3维外形检测等领域,尤其在航天产品的质量控制中发挥着越来越重要的作用。
数字工业摄影测量技术研究与实践
数字工业摄影测量技术研究与实践随着科技的不断发展，数字工业摄影测量技术逐渐成为制造业、科研等领域的重要工具。
本文将详细介绍数字工业摄影测量技术的原理、应用实践及未来展望，旨在为相关领域的研究与应用提供参考。
数字工业摄影测量技术是一种基于数字图像处理、传输和存储技术的测量方法。
通过对物体进行摄影获取图像，利用计算机视觉和图像处理技术对图像进行分析和处理，最终获得物体的几何尺寸、形状、位置等参数信息。
数字工业摄影测量技术具有非接触、高精度、高效率等优点，被广泛应用于工业生产、科学研究等领域。
数字工业摄影测量技术的原理主要包括数字图像处理、传输和存储等方面。
数字图像处理是数字工业摄影测量技术的核心，它包括图像获取、预处理、特征提取和测量等步骤。
数字图像的传输主要是将图像数据从拍摄现场传输到处理服务器或数据中心进行处理和分析。
数字图像的存储则涉及到图像数据的存储和管理，以便后续的查询和使用。
数字工业摄影测量技术在工业生产和科学研究中有广泛的应用。
在工业生产中，数字工业摄影测量技术可用于质量检测、生产管理和智能制造等方面。
例如，通过拍摄产品或部件的图像，可以检测其几何尺寸和形状是否符合设计要求，确保产品的质量和性能。
同时，数字工业摄影测量技术还可以用于生产线的自动化和智能化改造，提高生产效率和降低成本。
在科学研究领域，数字工业摄影测量技术也有着广泛的应用。
例如，通过对地形、地貌进行摄影，利用数字图像处理技术进行地形特征提取和测量，为地质调查和资源勘探提供数据支持。
数字工业摄影测量技术还可用于医学影像分析、生物形态学研究等领域，为科学研究提供精确的数据和可靠的工具。
展望未来，数字工业摄影测量技术将继续发挥其重要作用，并在更多领域得到应用。
随着和机器学习技术的快速发展，数字工业摄影测量技术将与这些技术更加深入地融合，实现更加智能化和自主化的测量和分析。
随着无人机和机器人技术的普及，数字工业摄影测量技术将能够实现更加灵活、高效的测量和检测，进一步推动工业生产和科学研究的发展。
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• 设计原则
识别简单、稳定、可靠 有足够的编码数量
编 码 点
• 编码原理
采用十进制编码原理。利用每一个编 码点的数字标识数作为数字2的幂产 生一个数字，所有三个编码点产生的 数字之和为该编码标志的编码。
m 23 210 211 3080
模版点
4. 编码标志的设计与识别
枕形畸变 其中：
桶形畸变
x ( x x0 ) y ( y y0 ) r2 x y
2 2
2. 高精度相机标定算法及标定装置
• 相机内参数：10参数相机畸变模型
偏心畸变
表达式：
2 2 2 P(r ) P P r 1 2
理想状态
y
实际状态
畸变最大
分解到像平面坐标系的x轴和y轴上 ：
工业数字摄影测量技术及应用
工业数字摄影测量技术及应用
一．当前进展 二．关键技术 三．应用实例
一．当前进展
• 美国GSI公司的V-STARS系统
一．当前进展
• 挪威的MetroNor系统
一．当前进展
• 德国AICON 3D公司的DPA-Pro系统
一．当前进展
• 德国的TRITOP系统
一．当前进展
A B C L D
识别过程
① 计算设计模板交比； ② 寻找符合条件的点集，利用交比不变量进行 匹配，得到图像中模版点的对应点集； ③ 仿射变换求出仿射参数； ④ 通过仿射参数恢复其它编码点，解码得到编 码标志的编码。
相机畸变模型
x xr xd xm y y r y d y m
2. 高精度相机标定算法及标定装置
• 试验场法标定
由一组控制点构成试验场，用待标定相机对试验场摄影， 然后根据单像片空间后方交会或多像片后方交会求解相 机内参数。
控制架
2. 高精度相机标定算法及标定装置
2 2 xd P 1 (r 2 x ) 2 P 2 x y 2 2 1x y yd P2 (r 2 y ) 2P
x 无畸变
偏心 畸变 分布 示意 图
2. 高精度相机标定算法及标定装置
• 相机内参数：10参数相机畸变模型
像平面畸变
xm b1 x b2 y ym 0
• 光束法平差自标定
将内参数作为附加参数，连同物方点坐标、外方位元素同 时进行光束法平差计算。
V1 A1 X1 A2 X 2 A3 X 3 L1 V3 X 3 L
A1、A2和A3分别为相应的系数矩阵； L1为像点坐标的观测值向量；
:P 1 :P 3
X1、X2和X3分别为摄站参数、物方点坐标和内参数的改正数向量；
1. 高精度标志点中心图像获取
• 标志点识别及精确定位
利用Canny 图像 算子检测边缘 几何检验 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ有虚假 边缘的图像 标志点 边缘图像
灰度加权质心法
灰度平方加权质心法 标志点 像坐标
灰度检验
像点坐标测量精度优于0.02像素
2. 高精度相机标定算法及标定装置
• 相机内参数：10参数相机畸变模型
P1为像点坐标的权矩阵；
L3为内部参数虚拟的观测值向量，一般为零向量； P3为内部参数虚拟观测值的权矩阵。
3. 相机初始外方位元素获取及方法
• 单张像片定向
装置：定向棒（AutoBar） 算法：单像空间后方交会
① 通过解算一元四次方程求得其中3个控制点到 摄站的距离，利用第4个控制点消除歧异解； ② 计算3个控制点在像空间坐标系中的坐标； ③ 通过分解旋转矩阵线性计算外方位元素。
Z Y O X
AutoBar
z y x
a ß ?
S
C'(x3,y3) B'(x2,y2)
A'(x1,y1)
A(X1,Y1,Z1) C (X3,Y3,Z3)
B(X2,Y2,Z2)
3. 相机初始外方位元素获取及方法
• 多张像片定向
装置：定向棒、编码标志 算法：概略定向
① 利用自动定向棒对部分像片进行 空间后方交会； ② 利用已定向像片通过空间前方交 会计算部分编码标志点坐标； ③ 对至少含有4个编码标志点的像片 进行空间后方交会； ④ 重复步骤②～③，直至没有像片 可进行后方交会为止； ⑤ 光束法平差，提高定向精度。
• 国内院校
武汉大学、天津大学、北京航空航天大学、国防科技大学 …
• 我院部分研究成果
《数字近景摄影测量关键技术研究与应用》 黄桂平 博士论文 2005 《航天器交会对接和月球车导航中视觉测量关键技术研究与应用》 王保丰 博士论文 2007 《计算机视觉工业测量系统的建立与标定》 王保丰 硕士论文 2004 《工业数字摄影测量中人工标志的研究与应用》 范生宏 硕士论文 2006 《数字工业摄影测量中的标志点匹配和自检校光束法平差快速解算》 冯其强 硕士论文 2007
AutoBar 编码标志
4. 编码标志的设计与识别
• 编码标志
编码标志是一种自身带有数字编码信息的人工标志，可 以通过图像处理等方法进行自动识别，实现工业摄影测 量中人工标志的自动匹配，进而作为不同像片之间的公 共点实现像片的自动拼接 。
点分布型编码标志
同心圆环型编码标志
4. 编码标志的设计与识别
• 点状编码标志识别
投影不变量：交比
AC.BD RL ( A, B, C , D) BC. AD A' C '.B' D' RL ' ( A' , B, ' C ' , D' ) B' C '.A' D'
A' B' C' D' L'
RL ( A, B, C, D) RL' ( A' , B, ' C' , D' )
径向畸变
表达式：
r k1r 3 k2r 5 k3r 7 ...
分解到像平面坐标系的x轴和y轴上 ：
2 4 6 x k xr k xr k xr ... r 1 2 3 2 4 6 y k yr k yr k yr ... 1 2 3 r
二．关键技术
1. 高精度标志点中心图像获取
2. 高精度相机标定算法及标定装置 3. 相机初始外方位元素获取及方法 4. 编码标志的设计与实现 5. 同名点自动匹配方法及策略
6. 光束法统一平差
7. 与其它测量系统的融合及统一数据处理
1. 高精度标志点中心图像获取
• 图像获取
回光反射标志
闪光灯
准二值影像