專利名稱：振動(dòng)環(huán)境中的多相機(jī)動(dòng)態(tài)攝影測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測量方法技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種振動(dòng)環(huán)境中的多相機(jī)動(dòng)態(tài)攝影測量方法
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的接觸式測量如三坐標(biāo)測量機(jī)，其測量精度高(可達(dá)l微米左右)，但難以在振動(dòng)環(huán) 境中使用，需要專門的測量室和專用測量臺(tái)，測量范圍有限，測量效率低。
數(shù)字近景攝影測量繼承了傳統(tǒng)攝影測量的嚴(yán)密理論與方法，具有相當(dāng)高的精度與可靠性 ，且硬件設(shè)施簡單(除了數(shù)字?jǐn)z像機(jī)外無需任何精密儀器)、測量方法靈活，便于現(xiàn)場非接 觸測量，廣泛應(yīng)用于逆向工程、板金成形分析、機(jī)械制造、物體碰撞特性、建筑等領(lǐng)域的檢
靜態(tài)的數(shù)字工業(yè)攝影測量技術(shù)已經(jīng)成熟，它通過在不同的位置和方向獲取同一物體的2 幅以上的數(shù)字圖像，經(jīng)計(jì)算機(jī)圖像匹配等處理及相關(guān)數(shù)學(xué)計(jì)算后得到待測點(diǎn)精確的三維坐標(biāo) 。其測量原理和經(jīng)緯儀測量系統(tǒng)一樣，均是三角形交會(huì)法。 一般分為單相機(jī)的脫機(jī)測量系統(tǒng) 、多臺(tái)相機(jī)的聯(lián)機(jī)測量系統(tǒng)。
振動(dòng)環(huán)境中測量物體位置或形狀的運(yùn)動(dòng)，理想的測量方式是采用多臺(tái)相機(jī)的聯(lián)機(jī)測量系 統(tǒng)，但是振動(dòng)環(huán)境中多相機(jī)間的位置關(guān)系不能保持固定，因此靜態(tài)環(huán)境的多相機(jī)聯(lián)機(jī)測量的 外方位參數(shù)計(jì)算方法，在振動(dòng)環(huán)境中將因相機(jī)相互間距離變動(dòng)而產(chǎn)生誤差。例如，目前風(fēng)洞 模型變形測量中，就因安裝相機(jī)的風(fēng)洞洞體振動(dòng)而多采用單相機(jī)方式但卻僅能精確測量二維 坐標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種振動(dòng)環(huán)境中的多相機(jī)動(dòng)態(tài)攝影測量方法 ，以便在振動(dòng)環(huán)境中，準(zhǔn)確計(jì)算振動(dòng)環(huán)境中的多相機(jī)聯(lián)機(jī)測量的外方位參數(shù)，進(jìn)而利用光束 法平差計(jì)算方法解得振動(dòng)環(huán)境中被測物體位置或形狀的運(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是
一種振動(dòng)環(huán)境中的多相機(jī)動(dòng)態(tài)攝影測量方法，包括以下步驟
a.首先在被測物體上或其附近找出測量過程中不發(fā)生變形的部位，即視為剛體的區(qū)域
，在視為剛體的區(qū)域粘印編碼標(biāo)記點(diǎn)，編碼標(biāo)記點(diǎn)的數(shù)量大于等于4個(gè)，并且所印的編碼標(biāo)
3記點(diǎn)不同在一個(gè)平面內(nèi)；
b. 在無振動(dòng)環(huán)境中，利用靜態(tài)的數(shù)字工業(yè)攝影測量技術(shù)，測得視為剛體的區(qū)域上粘印 編碼標(biāo)記點(diǎn)的三維坐標(biāo)；
c. 在無振動(dòng)環(huán)境中，利用靜態(tài)的數(shù)字工業(yè)攝影測量技術(shù)，標(biāo)定多相機(jī)的內(nèi)方位元素；
d. 在振動(dòng)環(huán)境中，在每個(gè)測量點(diǎn)安裝2個(gè)剛性連接的相機(jī)，相機(jī)安裝方式一個(gè)為水平安 裝，另一個(gè)為垂直安裝；基于視為剛體的區(qū)域上粘印編碼標(biāo)記點(diǎn)的三維坐標(biāo)及其坐標(biāo)系，利 用直接線性變換(DLT)解法得到該測量點(diǎn)2個(gè)相機(jī)的外方位元素；
e. 利用d所述方法解得其余測量點(diǎn)的相機(jī)的外方位元素；
f. 由于c已解得所有相機(jī)的內(nèi)方位元素，在d與e中解得各時(shí)刻所有相機(jī)的外方位元素， 故利用光束法平差計(jì)算方法可解得振動(dòng)環(huán)境中被測物體上粘印的標(biāo)記點(diǎn)三維坐標(biāo)，進(jìn)而得知 振動(dòng)環(huán)境中被測物體位置或形狀的運(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明通過對測量方法的改進(jìn)，進(jìn)而用光束法平差計(jì)算方法準(zhǔn)確解 得振動(dòng)環(huán)境中被測物體上粘印的標(biāo)記點(diǎn)三維坐標(biāo)，而非采用補(bǔ)償算法實(shí)現(xiàn)三維坐標(biāo)估算。解 決了振動(dòng)環(huán)境中物體位置或形狀及其運(yùn)動(dòng)的三維測量難題，如風(fēng)洞試驗(yàn)中模型變形的準(zhǔn)確測


本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中
圖l是本發(fā)明振動(dòng)環(huán)境中的多相機(jī)動(dòng)態(tài)攝影測量方法具體實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，本發(fā)明振動(dòng)環(huán)境中的多相機(jī)動(dòng)態(tài)攝影測量方法的具體實(shí)施例，包含以下步
驟
a. 首先在被測物體上或其附近找出測量過程中不發(fā)生變形的部位，即視為剛體的區(qū)域， 在視為剛體的區(qū)域粘印編碼標(biāo)記點(diǎn)，編碼標(biāo)記點(diǎn)的數(shù)量大于等于4個(gè)，并且所印的編碼標(biāo)記 點(diǎn)不同在一個(gè)平面內(nèi)；
b. 在無振動(dòng)環(huán)境中，利用靜態(tài)的數(shù)字工業(yè)攝影測量技術(shù)，測得視為剛體的區(qū)域上粘印編 碼標(biāo)記點(diǎn)的三維坐標(biāo)；
c. 在無振動(dòng)環(huán)境中，利用靜態(tài)的數(shù)字工業(yè)攝影測量技術(shù)，標(biāo)定多相機(jī)的內(nèi)方位元素；
d. 在振動(dòng)環(huán)境中，在每個(gè)測量點(diǎn)安裝2個(gè)剛性連接的相機(jī)，相機(jī)安裝方式一個(gè)為水平安 裝，另一個(gè)為垂直安裝；基于視為剛體的區(qū)域上粘印編碼標(biāo)記點(diǎn)的三維坐標(biāo)及其坐標(biāo)系，利 用直接線性變換(DLT)解法得到該測量點(diǎn)2個(gè)相機(jī)的外方位元素；e. 利用d所述方法解得其余測量點(diǎn)的相機(jī)的外方位元素；
f. 由于c已解得所有相機(jī)的內(nèi)方位元素，在d與e中解得各時(shí)刻所有相機(jī)的外方位元素， 故利用光束法平差計(jì)算方法可解得振動(dòng)環(huán)境中被測物體上粘印的標(biāo)記點(diǎn)三維坐標(biāo)，進(jìn)而得知 振動(dòng)環(huán)境中被測物體位置或形狀的運(yùn)動(dòng)。
本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征 和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述， 均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。S卩，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一 系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。
本發(fā)明并不局限于前述的具體實(shí)施方式
。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說明書中披露的新特征 或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
權(quán)利要求
1、一種振動(dòng)環(huán)境中的多相機(jī)動(dòng)態(tài)攝影測量方法，包括以下步驟a.首先在被測物體上或其附近找出測量過程中不發(fā)生變形的部位，即視為剛體的區(qū)域，在視為剛體的區(qū)域粘印編碼標(biāo)記點(diǎn)，編碼標(biāo)記點(diǎn)的數(shù)量大于等于4個(gè)，并且所印的編碼標(biāo)記點(diǎn)不同在一個(gè)平面內(nèi)；b.在無振動(dòng)環(huán)境中，利用靜態(tài)的數(shù)字工業(yè)攝影測量技術(shù)，測得視為剛體的區(qū)域上粘印編碼標(biāo)記點(diǎn)的三維坐標(biāo)；c.在無振動(dòng)環(huán)境中，利用靜態(tài)的數(shù)字工業(yè)攝影測量技術(shù)，標(biāo)定多相機(jī)的內(nèi)方位元素；d.在振動(dòng)環(huán)境中，在每個(gè)測量點(diǎn)安裝2個(gè)剛性連接的相機(jī)，相機(jī)安裝方式一個(gè)為水平安裝，另一個(gè)為垂直安裝；基于視為剛體的區(qū)域上粘印編碼標(biāo)記點(diǎn)的三維坐標(biāo)及其坐標(biāo)系，利用直接線性變換解法得到該測量點(diǎn)2個(gè)相機(jī)的外方位元素；e.利用d所述方法解得其余測量點(diǎn)的相機(jī)的外方位元素；f.由于c已解得所有相機(jī)的內(nèi)方位元素，在d與e中解得各時(shí)刻所有相機(jī)的外方位元素，故利用光束法平差計(jì)算方法可解得振動(dòng)環(huán)境中被測物體上粘印的標(biāo)記點(diǎn)三維坐標(biāo)，進(jìn)而得知振動(dòng)環(huán)境中被測物體位置或形狀的運(yùn)動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種振動(dòng)環(huán)境中的多相機(jī)動(dòng)態(tài)攝影測量方法，通過在被測物或其附近的剛體區(qū)域粘印編碼標(biāo)記點(diǎn)，并在每個(gè)測量點(diǎn)安裝剛性連接的2個(gè)位相機(jī)(一個(gè)為水平安裝，另一個(gè)為垂直安裝)，得到測量點(diǎn)2個(gè)相機(jī)的外方位元素，進(jìn)而用光束法平差計(jì)算方法準(zhǔn)確解得振動(dòng)環(huán)境中被測物體上粘印的標(biāo)記點(diǎn)三維坐標(biāo)。本發(fā)明通過改進(jìn)測量方法，用光束法平差計(jì)算方法準(zhǔn)確解得振動(dòng)環(huán)境中被測物體上粘印的標(biāo)記點(diǎn)三維坐標(biāo)，而非采用補(bǔ)償算法實(shí)現(xiàn)三維坐標(biāo)估算。解決了振動(dòng)環(huán)境中物體位置或形狀及其運(yùn)動(dòng)的三維測量難題，如風(fēng)洞試驗(yàn)中模型變形的準(zhǔn)確測量。
文檔編號(hào)G01C11/00GK101629822SQ20091030543
公開日2010年1月20日 申請日期2009年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月10日
發(fā)明者張征宇, 川 羅 申請人:張征宇