普通數(shù)碼影像量測(cè)應(yīng)用方法

第1章緒論

1.1近景攝影測(cè)量技術(shù)

1.2數(shù)碼影像的工程量測(cè)應(yīng)用現(xiàn)狀

1.3數(shù)碼影像量測(cè)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展前景

第2章普通數(shù)碼相機(jī)及其構(gòu)像特性

2.1構(gòu)像幾何畸變差的特性

2.2構(gòu)像畸變差的表示及校正效果

2.2.1常用的徑、切向畸變差模型

2.2.2模型中添加仿射畸變的不良影響?yīng)í?

2.2.3k-1項(xiàng)作用的討論

2.3普通數(shù)碼相機(jī)內(nèi)方位的穩(wěn)定性

第3章三維控制的相機(jī)量測(cè)化檢校方法

3.1三維控制場(chǎng)及其建立

3.2三維光線束檢校方法

3.2.1檢校參數(shù)的整體解算

3.2.2BCT方法實(shí)驗(yàn)精度分析

3.3PTR檢校方法

3.3.1關(guān)于二維控制場(chǎng)

3.3.2畸變系數(shù)的解算

3.3.3內(nèi)方位元素的解算及精度估計(jì)

3.3.4PTR方法實(shí)驗(yàn)精度分析

3.3.5相機(jī)量測(cè)化檢校的適用性評(píng)價(jià)

第4章平面控制檢校的參數(shù)相關(guān)性分析

4.1平面控制場(chǎng)的建立

4.2平面控制相機(jī)檢校存在的問(wèn)題

4.3平面控制單像片檢校的相關(guān)性分析

4.3.1Zs與f相關(guān)性

4.3.2 Xs、Ys與x0、y0相關(guān)性分析

4.4平面控制多像片檢校的相關(guān)性分析

4.5參數(shù)相關(guān)性模擬分析

4.5.1方位元素之間相關(guān)性度量

4.5.2單片參數(shù)相關(guān)性模擬分析

4.5.3多片參數(shù)相關(guān)性模擬分析

4.5.4拍攝方式影響相關(guān)性的模擬分析

第5章平面控制的相機(jī)量測(cè)參數(shù)分步檢校方法

5.1基于平面線特征的畸變及像主點(diǎn)檢校

5.1.1直線參數(shù)的確定

5.1.2畸變系數(shù)檢校

5.1.3像主點(diǎn)位置檢校

5.2相機(jī)主距的檢校

5.2.1主距檢校的影像獲取方式

5.2.2主距檢校原理

5.2.3投影中心Xs、Ys的確定

5.2.4主距f及φ、ω、κ的解算

5.3SSC方法實(shí)驗(yàn)精度分析

5.3.1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取

5.3.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果的解算

5.3.3畸變系數(shù)檢校的質(zhì)量分析

5.3.4內(nèi)方位元素解算的穩(wěn)定性測(cè)試

5.3.5檢校結(jié)果的量測(cè)應(yīng)用精度

第6章直線約束的平面控制光線束檢校方法

6.1LBC方法檢校原理

6.2LBC方法的未知數(shù)初值計(jì)算

6.2.1畸變系數(shù)及內(nèi)方位元素初值計(jì)算

6.2.2外方位元素初值計(jì)算

6.3LBC拍攝方式及算法流程

6.4LBC方法實(shí)驗(yàn)精度分析

6.4.1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取

6.4.2檢校實(shí)驗(yàn)結(jié)果

6.4.3畸變系數(shù)檢校的質(zhì)量分析

6.4.4檢校結(jié)果的量測(cè)應(yīng)用精度

6.5LBC與通常平面光束法檢校的比較

第7章相機(jī)不同檢校方法的比較與分析

7.1PTR與三維光束法檢校的對(duì)比

7.2兩種新的平面控制檢校算法的特性

7.2.1畸變系數(shù)檢校精度比較

7.2.2檢校結(jié)果的應(yīng)用精度比較

7.2.3檢校結(jié)果的其他比較

第8章數(shù)碼影像量測(cè)基本算法解析

8.1數(shù)碼影像單像后交多片前交算法

8.1.1單像空間后方交會(huì)的初值估算方法

8.1.2空間后方交會(huì)及前方交會(huì)解算

8.1.3數(shù)碼影像空間后交的精度分析

8.1.4多片前交的精度及可靠性

8.2數(shù)碼影像的相對(duì)定向

8.2.1相對(duì)定向迭代解法及初值確定

8.2.2相對(duì)定向直接解法

8.2.3數(shù)碼影像相對(duì)定向精度分析

8.3普通數(shù)碼影像的DLT算法特性

8.3.1DLT算法的廣義解析

8.3.2精化畸變差改正模型對(duì)DLT的影響?yīng)í?

8.3.3附加制約條件對(duì)DLT解算的作用

第9章數(shù)碼影像區(qū)域網(wǎng)光束法

9.1數(shù)碼影像區(qū)域網(wǎng)光束法及其算法特性

9.1.1區(qū)域網(wǎng)光束法概述

9.1.2虛擬觀測(cè)方程構(gòu)建對(duì)計(jì)算的影響?yīng)í?

9.1.3內(nèi)方位已知/未知處理的光束法適用性

9.1.4構(gòu)像畸變系數(shù)的組合效應(yīng)

9.1.5畸變差預(yù)先校正對(duì)光束法精度的影響?yīng)í?

9.1.6實(shí)時(shí)對(duì)焦（變主距）光束法的適用條件

9.1.7多基線對(duì)提高光束法精度的作用

9.1.8稀疏控制下光束法處理的若干問(wèn)題

9.2光束法與單像后交多片前交的比較

9.2.1兩種算法的實(shí)施特點(diǎn)

9.2.2兩種算法實(shí)驗(yàn)精度分析

9.3近景影像的自由網(wǎng)光束法探討?yīng)í?

9.3.1自由網(wǎng)平差的一般解法

9.3.2近景影像自由網(wǎng)擬穩(wěn)平差

9.3.3改進(jìn)的基于赫爾默特方差估計(jì)的自由網(wǎng)平差

第10章數(shù)碼影像的立體匹配方法

10.1同名核線影像的生成

10.1.1連續(xù)法相對(duì)定向的核線模型

10.1.2直接法相對(duì)定向的核線模型

10.2普通數(shù)碼影像的同名核線誤差

10.3隨點(diǎn)生成短核線匹配策略

10.4種子點(diǎn)約束的概率松弛匹配方法

10.4.1基于種子點(diǎn)的搜索策略

10.4.2松弛法匹配的概率更新

10.4.3種子點(diǎn)約束的概率松弛匹配

10.5虛擬核面的多基線影像立體匹配方法

10.5.1多基線立體匹配常用方法

10.5.2虛擬核面的多基線立體匹配

第11章數(shù)碼影像量測(cè)工程應(yīng)用的若干問(wèn)題

11.1近景影像技術(shù)的工程適用條件

11.1.1拍攝成像適用條件

11.1.2數(shù)據(jù)處理設(shè)備和方法適用條件

11.1.3成果類型及精度適用條件

11.2近景影像的拍攝方式

11.2.1單像對(duì)影像拍攝方式

11.2.2多基線影像拍攝方式

11.2.3像方控制影像拍攝方式

11.3數(shù)碼影像量測(cè)常見(jiàn)問(wèn)題解決方案

第12章普通數(shù)碼影像量測(cè)應(yīng)用實(shí)例

12.1高山峽谷數(shù)碼影像測(cè)繪系統(tǒng)

12.1.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)處理流程

12.1.2系統(tǒng)及其方法特點(diǎn)

12.1.3系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例

12.2基于數(shù)碼影像的地質(zhì)工程三維建模

12.2.1數(shù)碼影像工程地質(zhì)編錄技術(shù)

12.2.2邊坡地質(zhì)工程影像三維建模

12.2.3硐室地質(zhì)工程影像三維建模

主要參考文獻(xiàn)

普通數(shù)碼相機(jī)的出現(xiàn)，使影像獲取變得如此簡(jiǎn)便。這不僅鼓勵(lì)了人們?cè)诠ぷ髦袕V泛使用影像來(lái)觀察記錄對(duì)象并做定性分析，而且大大激發(fā)了人們使用數(shù)碼相機(jī)去解決各自領(lǐng)域中的快速量測(cè)、非接觸式量測(cè)和自動(dòng)化量測(cè)等技術(shù)難題的熱情。實(shí)際上，伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和空間信息技術(shù)的發(fā)展，廣泛分布于基礎(chǔ)地理測(cè)繪、城建規(guī)劃、工程勘察、工業(yè)制造、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的基于影像信息的量測(cè)技術(shù)，已經(jīng)超越了傳統(tǒng)近景攝影測(cè)量的研究及應(yīng)用范疇，成為影像技術(shù)中最為活躍的一個(gè)發(fā)展方向。

“花錢少、門檻低、上手快”似乎是大家對(duì)普通數(shù)碼影像量測(cè)應(yīng)用的最直觀認(rèn)識(shí)，但在應(yīng)用“熱鬧”的表象下，真正對(duì)應(yīng)用結(jié)果滿意的卻并不多。造成這種情形的原因，正是人們?cè)谙M(fèi)普通數(shù)碼相機(jī)低廉、方便等優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，忽視了普通數(shù)碼影像幾何質(zhì)量不佳的缺點(diǎn)；而對(duì)普通數(shù)碼影像直接沿用量測(cè)影像處理算法尤其是航測(cè)算法的做法，加深了這個(gè)缺點(diǎn)的不利影響。本書正是針對(duì)影響普通數(shù)碼影像量測(cè)精度及應(yīng)用水平的主要因素，以攝影測(cè)量學(xué)理論方法為依據(jù)進(jìn)行拓展研究，以期能夠更好地適應(yīng)普通數(shù)碼影像的量測(cè)應(yīng)用，進(jìn)一步滿足不同行業(yè)尤其是工程勘測(cè)業(yè)界的影像量測(cè)技術(shù)需求，不斷開(kāi)拓?cái)?shù)碼影像量測(cè)技術(shù)的適用領(lǐng)域。

本書撰寫的目的并不是為了完整地闡述或再現(xiàn)近景攝影測(cè)量現(xiàn)有的技術(shù)和方法，而是圍繞相機(jī)量測(cè)化檢校、影像定向、影像立體匹配等基本問(wèn)題，研究新方法、改進(jìn)方法和算法的新用法，使普通數(shù)碼影像量測(cè)應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)可以進(jìn)一步被認(rèn)識(shí)、理解和改善，希望從某些方面能夠有助于提高該技術(shù)的研究、設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用水平。本書共分12章，第1章概述了普通數(shù)碼影像量測(cè)應(yīng)用的現(xiàn)狀及發(fā)展；第2章分析了普通數(shù)碼影像的構(gòu)像特性，為數(shù)碼相機(jī)量測(cè)化提供依據(jù)；第3~7章，提出了普通數(shù)碼相機(jī)量測(cè)化應(yīng)用的概念，在此基礎(chǔ)上闡述了PTR、SSC和LBC三種新的相機(jī)量測(cè)化檢校方法，并驗(yàn)證了新方法的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)，為提高普通數(shù)碼影像量測(cè)精度和降低方法的適用條件提供了基本保障；第8章和第9章在對(duì)影像量測(cè)處理基本算法展開(kāi)解析和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，明確了普通數(shù)碼影像量測(cè)處理的適應(yīng)算法并論述了算法改進(jìn)；第10章闡述了幾種面向普通數(shù)碼影像的立體匹配方法；第11章和第12章闡述了普通數(shù)碼影像量測(cè)在工程領(lǐng)域應(yīng)用中的若干問(wèn)題和解決方案，以及應(yīng)用實(shí)例分析。

本書是在作者近年相關(guān)研究和應(yīng)用成果的基礎(chǔ)上寫作而成的，在此感謝歷屆研究生楊朝輝、楊林、楊立君、張曼祺、王正培、杜麗麗、黃河、王淼、王亞芹、蘇博、毛羽豐、張榮春、陳舒、吳銘飛、楊暢等同學(xué)為本書所做的相關(guān)工作。由于作者水平所限，書中難免有不當(dāng)之處，敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正。



李 浩 楊 彪（河海大學(xué)）

陳新璽（國(guó)家海洋局東海分局）

張雅楠（中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán) 西北電力設(shè)計(jì)院） 2013年1月于南京

《普通數(shù)碼影像量測(cè)應(yīng)用方法》可供工程、工業(yè)等行業(yè)從事勘測(cè)、設(shè)計(jì)的專業(yè)技術(shù)人員閱讀，也可作為測(cè)繪或影像相關(guān)專業(yè)研究生的參考書。

長(zhǎng)30~40cm，一般6或11根為一組，套在一個(gè)圓環(huán)上。測(cè)釬主要用來(lái)標(biāo)定尺段點(diǎn)的位置和計(jì)算丈量的尺段數(shù)。

測(cè)釬參數(shù)：

多以鐵質(zhì)或不銹鋼質(zhì)為主，長(zhǎng)30~40cm，直徑根據(jù)具體要求不同，一般8mm。

測(cè)釬用途：

測(cè)釬主要用來(lái)標(biāo)定尺段點(diǎn)的位置和計(jì)算丈量的尺段數(shù)。

凈空變形量測(cè)，又稱凈空位移量測(cè)、收斂量測(cè)。指用收斂計(jì)測(cè)量開(kāi)挖后隧道周邊輪廓向其內(nèi)側(cè)發(fā)生的相對(duì)位移。收斂量測(cè)已成為研究隧道施工的安全性、支護(hù)效果、支護(hù)施工時(shí)機(jī)、支護(hù)方法等的簡(jiǎn)便而有效的基本施工管理量測(cè)方法，是圍巖監(jiān)控量測(cè)的必測(cè)項(xiàng)目之一。測(cè)線的布置與被測(cè)斷面的形狀和尺寸、圍巖條件及開(kāi)挖方式有關(guān)。當(dāng)斷面較大日圍巖軟弱時(shí)，測(cè)線布置略多。

學(xué)科：坑探工程

詞目：凈空變形量測(cè)

英文：convergence measure2100433B