[發(fā)明專利]一種基于工業(yè)攝影測(cè)量的超高精度形變測(cè)量方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211516160.2
• 申請(qǐng)日: 2022-11-30
• 公開（公告）號(hào): CN116124093A
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃桂平;申旭;豆世豪;劉世濤;王新萍;軒亞兵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華北水利水電大學(xué)
• 主分類號(hào): G01C11/00
• 分類號(hào): G01C11/00;G01C25/00;G01B11/16
• 代理公司: 鄭州天陽(yáng)專利事務(wù)所(普通合伙) 41113
• 代理人: 蔡文雅

本發(fā)明涉及基于工業(yè)攝影測(cè)量的超高精度形變測(cè)量方法，可有效解決現(xiàn)有技術(shù)即人工手持相機(jī)進(jìn)行多組重復(fù)拍攝時(shí)，對(duì)于攝站位姿差距較大，即測(cè)量網(wǎng)形一致性較差，從而使得工業(yè)攝影測(cè)量形變測(cè)量精度降低的問(wèn)題，其解決的技術(shù)方案是，該測(cè)量方法包括以下步驟：1）對(duì)被測(cè)物體進(jìn)行標(biāo)志點(diǎn)布設(shè)；2）計(jì)算測(cè)量網(wǎng)形一致性：3）超高精度形變測(cè)量；本發(fā)明使用了機(jī)械裝置控制相機(jī)進(jìn)行拍攝，使其在各組相機(jī)拍攝時(shí)，在相同位置、相同姿態(tài)下達(dá)到高度一致，提高網(wǎng)形一致性精度，從而達(dá)到工業(yè)攝影測(cè)量的超高精度形變測(cè)量的效果，采用本發(fā)明方法測(cè)量網(wǎng)形對(duì)測(cè)量精度影響顯著，是高精度形變測(cè)量方法上的創(chuàng)新。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)字近景工業(yè)攝影測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于工業(yè)攝影測(cè)量的超高精度形變測(cè)量方法。

背景技術(shù)

一般國(guó)產(chǎn)空間望遠(yuǎn)鏡桁架或大尺寸航天器結(jié)構(gòu)件形變測(cè)量在(6m×5m×5m)空間范圍內(nèi)測(cè)量精度達(dá)到5μm以內(nèi)，而目前國(guó)內(nèi)外工業(yè)攝影測(cè)量系統(tǒng)在大尺寸空間范圍的測(cè)量重復(fù)性精度(RMS)在15μm左右甚至更低，因此，在此背景下迫切需要提高工業(yè)攝影測(cè)量系統(tǒng)精度，為完成高精度太空望遠(yuǎn)鏡桁架或大尺寸航天器結(jié)構(gòu)件形變測(cè)量項(xiàng)目，需要從工業(yè)攝影測(cè)量系統(tǒng)的硬件設(shè)備、軟件算法以及測(cè)量方法等方面進(jìn)行研究和改進(jìn)。

在以往的工業(yè)攝影測(cè)量網(wǎng)形研究中，很多學(xué)者進(jìn)行了大量研究并得出很多結(jié)論，如：像點(diǎn)坐標(biāo)精度一樣的情況下，測(cè)量網(wǎng)形布設(shè)不同，其測(cè)量結(jié)果的精度甚至?xí)嗖?0倍等，這些都是通過(guò)改善測(cè)量網(wǎng)形中的攝站數(shù)量與像片重疊度、攝影距離與交會(huì)角以及標(biāo)志點(diǎn)大小與分布等來(lái)提高測(cè)量精度，把以上諸多通過(guò)改變測(cè)量網(wǎng)形影響最終測(cè)量結(jié)果精度優(yōu)劣的問(wèn)題歸功于測(cè)量網(wǎng)形質(zhì)量的好壞，以被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)差來(lái)衡量。以其對(duì)誤差抵抗能力強(qiáng)弱，將測(cè)量網(wǎng)形質(zhì)量稱之為測(cè)量網(wǎng)形的穩(wěn)健性。測(cè)量網(wǎng)形穩(wěn)健性越好，測(cè)量網(wǎng)形的質(zhì)量越高，最終測(cè)量結(jié)果精度越優(yōu)。由于形變測(cè)量主要是測(cè)量單個(gè)工程其多次拍攝結(jié)果之間的精密度，所以一般選擇工業(yè)攝影測(cè)量中的測(cè)量重復(fù)性精度作為精度評(píng)價(jià)指標(biāo)，而測(cè)量重復(fù)性精度優(yōu)劣除了與測(cè)量網(wǎng)形的穩(wěn)健性有關(guān)外，同時(shí)和多次測(cè)量間測(cè)量網(wǎng)形的差異程度的表征量也有很大關(guān)系，將兩次測(cè)量網(wǎng)形差異的表征量稱之為網(wǎng)形的一致性。

工業(yè)攝影測(cè)量的測(cè)量網(wǎng)形對(duì)測(cè)量精度影響顯著，可從網(wǎng)形的穩(wěn)健性和一致性兩個(gè)方面來(lái)描述測(cè)量網(wǎng)形。測(cè)量網(wǎng)形一致性作為工業(yè)攝影測(cè)量的一個(gè)必不可少的步驟，在實(shí)際工程中卻經(jīng)常容易被忽略，在測(cè)量實(shí)踐中，人員手持相機(jī)進(jìn)行測(cè)量時(shí)一般是不可能保證兩次測(cè)量過(guò)程之間的外方位元素參數(shù)完全相同，只能盡力保證其處在一定的可接受的變動(dòng)范圍內(nèi)，使得精度變低，從而損失了必要的精密度，雖然很多學(xué)者已經(jīng)進(jìn)行了大量關(guān)于工業(yè)攝影測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量網(wǎng)形的研究，但是關(guān)于測(cè)量網(wǎng)形一致性方面的研究仍舊未有學(xué)者關(guān)注，因此，在網(wǎng)形穩(wěn)健性優(yōu)的情況下，保持盡可能高的網(wǎng)形一致性將可顯著提高測(cè)量重復(fù)性精度，從而提高形變測(cè)量的分辨率，達(dá)到超高精度形變測(cè)量的目的是目前亟需解決的技術(shù)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述情況，為解決現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，本發(fā)明之目的就是提供一種基于工業(yè)攝影測(cè)量的超高精度形變測(cè)量方法，可有效解決現(xiàn)有技術(shù)即人工手持相機(jī)進(jìn)行多組重復(fù)拍攝時(shí)，對(duì)于攝站位姿差距較大，即測(cè)量網(wǎng)形一致性較差，從而使得工業(yè)攝影測(cè)量形變測(cè)量精度降低的問(wèn)題。

本發(fā)明解決的技術(shù)方案是，該測(cè)量方法包括以下步驟：

1)對(duì)被測(cè)物體進(jìn)行標(biāo)志點(diǎn)布設(shè)：保證所設(shè)每個(gè)標(biāo)志點(diǎn)在測(cè)量時(shí)至少要被兩個(gè)及以上的攝站所攝影，所有的攝站、標(biāo)志點(diǎn)和攝影光線形成若干個(gè)三角形的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，構(gòu)成工業(yè)攝影測(cè)量網(wǎng)形；