[發(fā)明專(zhuān)利]基于空間直角關(guān)系的建筑物單影像三維測(cè)量方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810098911.7
• 申請(qǐng)日: 2008-05-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101281034A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 閭國(guó)年;沙月進(jìn);劉學(xué)軍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京師范大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01C11/04
• 分類(lèi)號(hào): G01C11/04;G01B11/00
• 代理公司: 南京知識(shí)律師事務(wù)所
• 代理人: 程化銘

1、一種基于空間直角關(guān)系的建筑物單影像三維測(cè)量方法，其步驟如下：

第一步：拍攝建筑物的數(shù)碼照片；攝影時(shí)要求攝取到建筑物的一個(gè)房角點(diǎn)，以及由該房角點(diǎn)出發(fā)的三條互相垂直的完整墻角線；三條墻角線中的兩條為水平線、一條為垂直線；除房角點(diǎn)以外，三條墻角線各存在一個(gè)端點(diǎn)，三個(gè)端點(diǎn)稱(chēng)為像控點(diǎn)；

第二步：在數(shù)碼照片上測(cè)量房角點(diǎn)和三個(gè)像控點(diǎn)的圖像坐標(biāo)(u，v)；圖像坐標(biāo)系C₀-uv是以數(shù)碼照片的左上角為原點(diǎn)、水平向右方向?yàn)閄軸正方向、垂直向下方向?yàn)閅軸正方向；

第三步：將房角點(diǎn)和像控點(diǎn)的圖像坐標(biāo)(u，v)轉(zhuǎn)換成以數(shù)碼照片中心為原點(diǎn)的右手系像平面坐標(biāo)系C₁-xy坐標(biāo)(x，y)，轉(zhuǎn)換關(guān)系如下：

x=u-width2y=heigth2-v]]>

式中：

(u，v)——圖像坐標(biāo)系C₀-uv坐標(biāo)，單位為像素

(x，y)——像平面坐標(biāo)系C₁-xy坐標(biāo)，單位為像素

width——數(shù)碼照片的寬度，單位為像素

heigth——數(shù)碼照片的高度，單位為像素

第四步：以空間直角關(guān)系建立建筑物的物方坐標(biāo)系，物方坐標(biāo)系的原點(diǎn)為房角點(diǎn)，三個(gè)坐標(biāo)軸分別對(duì)應(yīng)于由房角點(diǎn)和三個(gè)像控點(diǎn)確定的三條墻角線；

第五步：根據(jù)建筑物的已測(cè)知邊長(zhǎng)墻角線的邊長(zhǎng)確定其對(duì)應(yīng)像控點(diǎn)的物方坐標(biāo)；估算其余墻角線邊長(zhǎng)，確定其對(duì)應(yīng)像控點(diǎn)的估算物方坐標(biāo)；

第六步：根據(jù)像控點(diǎn)的物方坐標(biāo)、估算物方坐標(biāo)和像平面坐標(biāo)，計(jì)算未知點(diǎn)物方坐標(biāo)值以及攝影位置和數(shù)碼照片的攝影焦距。其中攝影位置是指攝影瞬間物鏡中心在物方坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；

根據(jù)三像控點(diǎn)中已知條件不同，計(jì)算未知點(diǎn)物方坐標(biāo)值以及攝影位置和數(shù)碼照片的攝影焦距分為兩種計(jì)算模式：“二推一”模式和“一推二”模式。

2、根據(jù)權(quán)利要求1所述基于空間直角關(guān)系的建筑物單影像三維測(cè)量方法，其特征是：所述第六步具體計(jì)算如下：

S是攝影中心位置，數(shù)碼照片上任意兩個(gè)點(diǎn)i、j對(duì)應(yīng)于空間目標(biāo)的像控點(diǎn)I、J點(diǎn)；i、j點(diǎn)與S點(diǎn)構(gòu)成的夾角的余弦值為：

cos(iSj)=xixj+yiyj+f2Si·Sj=xixj+yiyj+f2xi2+yi2+f2xj2+yj2+f2]]>

其中：

(x_i，y_i)——像點(diǎn)i的像平面坐標(biāo)；

(x_j，y_j)——像點(diǎn)j的像平面坐標(biāo)；

f——焦距；

同樣，由像控點(diǎn)I、J與S點(diǎn)構(gòu)成的夾角余弦值為：

cos(ISJ)=(XS-XI)(XS-XJ)+(YS-YI)(YS-YJ)+(ZS-ZI)(ZS-ZJ)SI·SJ]]>

其中：

(X_S，Y_S，Z_S)——S的物方坐標(biāo)；

(X_I，Y_I，Z_I)——像控點(diǎn)I的物方坐標(biāo)；

(X_J，Y_J，Z_J)——像控點(diǎn)J的物方坐標(biāo)；

????????????????SI²＝(X_S-X_I)²+(Y_S-Y_I)²+(Z_S-Z_I)²

????????????????SJ²＝(X_S-X_J)²+(Y_S-Y_J)²+(Z_S-Z_J)²

建立方程式：

????????????????F＝cos(ISJ)-cos(iSj)＝0

任意兩個(gè)像控點(diǎn)之間、房角點(diǎn)與像控點(diǎn)之間均建立一個(gè)上述的方程式，四個(gè)點(diǎn)之間可以建立六個(gè)方程式；

“二推一”模式：如果已知像控點(diǎn)A、B物方坐標(biāo)，像控點(diǎn)C物方坐標(biāo)(0，0，Z_C)未知，則存在X_S、Y_S、Z_S、f、Z_C五個(gè)未知數(shù)，誤差方程式通式為：

v=∂F∂XS·ΔXS+∂F∂YS·ΔYS+∂F∂ZS·ΔZS+∂F∂f·Δf+∂F∂ZC·ΔZC-l]]>

用矩陣表示為：

V6×1=B6×5X5×1-L6×1]]>

“一推二”模式：如果已知像控點(diǎn)A物方坐標(biāo)，像控點(diǎn)B、C物方坐標(biāo)(0，Y_B，0)、(0，0，Z_C)未知，則存在X_S、Y_S、Z_S、f、Y_B、Z_C六個(gè)未知數(shù)，誤差方程式通式為：

v=∂F∂XS·ΔXS+∂F∂YS·ΔYS+∂F∂ZS·ΔZS+∂F∂f·Δf+∂F∂YB·ΔYB+∂F∂ZC·ΔZC-l]]>

用矩陣表示為：

V6×1=B6×6X6×1-L6×1]]>

常數(shù)項(xiàng)均為：

???????????????l＝cos(iSj)-cos(ISJ)

其中：i、j＝o、a、b、c，i≠j

I、J為與i、j相對(duì)應(yīng)的O、A、B、C，I≠J

用間接平差的方法解方程計(jì)算出攝影位置、物鏡焦距和未知點(diǎn)的物方坐標(biāo)。