[發(fā)明專利]振動環(huán)境中的多相機(jī)動態(tài)攝影測量方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910305434.1
• 申請日: 2009-08-10
• 公開（公告）號: CN101629822A
• 公開（公告）日: 2010-01-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張征宇;羅川
• 申請（專利權(quán)）人: 張征宇
• 主分類號: G01C11/00
• 分類號: G01C11/00;G01B11/00;G01B11/24
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 韓 洋;吳彥峰

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環(huán)境中的多相機(jī)動態(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)1微米左右)，但難以在振動環(huán) 境中使用，需要專門的測量室和專用測量臺，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 測中。

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，均是三角形交會法。一般分為單相機(jī)的脫機(jī)測量系統(tǒng) 、多臺相機(jī)的聯(lián)機(jī)測量系統(tǒng)。

振動環(huán)境中測量物體位置或形狀的運(yùn)動，理想的測量方式是采用多臺相機(jī)的聯(lián)機(jī)測量系 統(tǒng)，但是振動環(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，在振動環(huán)境中將因相機(jī)相互間距離變動而產(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，提供一種振動環(huán)境中的多相機(jī)動態(tài)攝影測量方法 ，以便在振動環(huán)境中，準(zhǔn)確計(jì)算振動環(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)算方法解得振動環(huán)境中被測物體位置或形狀的運(yùn)動。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種振動環(huán)境中的多相機(jī)動態(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，并且所印的編碼標(biāo) 記點(diǎn)不同在一個平面內(nèi)；

b.在無振動環(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.在振動環(huán)境中，在每個測量點(diǎn)安裝2個剛性連接的相機(jī)，相機(jī)安裝方式一個為水平安 裝，另一個為垂直安裝；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 振動環(huán)境中被測物體位置或形狀的運(yùn)動。

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 決了振動環(huán)境中物體位置或形狀及其運(yùn)動的三維測量難題，如風(fēng)洞試驗(yàn)中模型變形的準(zhǔn)確測 量。

附圖說明

本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中：

圖1是本發(fā)明振動環(huán)境中的多相機(jī)動態(tài)攝影測量方法具體實(shí)施例的示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本發(fā)明振動環(huán)境中的多相機(jī)動態(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，并且所印的編碼標(biāo)記 點(diǎn)不同在一個平面內(nèi)；

b.在無振動環(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.在振動環(huán)境中，在每個測量點(diǎn)安裝2個剛性連接的相機(jī)，相機(jī)安裝方式一個為水平安 裝，另一個為垂直安裝；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；