王贞志

摘 要 近景摄像测量技术是现代测量技术的一种，应用十分广泛。在数码技术的支持下，相关测量的效果能够得到有效提升。基于此，本文试分析基于普通数码影像的近景摄影测量技术。包括近景摄影测量系统的基本配置、算法研究等，旨在通过分析明确相关内容、完善对应理论，并为后续工作的具体开展提供一定的参考和帮助。

【關键词】近景摄像 数码影像 测量技术

现代生产生活对于技术的要求越来越高，这推动了各类技术的不断进步和持续发展，也使生产精细化逐渐实现。就测量技术而言，由于测量对象存在诸多不同、测量地点也有种种差异，传统技术渐渐无法满足需求，在这种情况下，近景摄影测量技术得到重视和应用，并在不断实践中得到了进一步发展。本文以普通数码影像下的近景测量技术为例进行分析，希望为后续具体工作的开展、优化提供支持。

1 近景摄影测量系统的基本配置

1.1 近景摄影测量系统的基本组成

数字近景摄影测量系统与经纬仪测量系统的工作原理相同，都是用三角形交会法进行测量的。通过获取同一物体被从不同位置与方向取得的多幅数字图像，再将图像经过计算机处理和数学计算，从而得到精准的待测点三维坐标。目前国际上生产数字近景摄影测量系统的厂家比较多，比如V-STARS系统、DPA-Pro系统等。因为国外的技术较为先进，所以在研究普通数码影像近景摄影测量系统时，可以充分借鉴这些技术，从而提出自己的近景摄影测量系统设计方案。本文研究的近景摄影测量系统包括数码相机、控制场、计算机、图像输出设备和测量系统软件等部分。

1.2 数码相机

数码相机由20世纪末开始发展，其由电子芯片代替胶卷作为成像器件，被拍摄的景物会以数字信号的形式被记录在储存介质中，照片传输、浏览及打印都是以数字信息方式实现的。

1.3 控制场

室内控制场是在室内建立按规律设有一直空间坐标控制点的二维、三维控制系统。控制标志可以为控制点，也可以互相进行相对控制。室内控制场可以对近景摄影测量的新理论、仪器以及方法进行检验及优化，并能确定控制点数量、质量以及分布对测量精度的影响。

1.4 软件系统

数字近景摄影测量系统软件包括三部分，分别为数码相机检校模块、近景摄影测量模块以及边坡监测预警模块。

2 近景摄影测量基本算法研究

2.1 多基线数码影像的相对定向

相对定向是指确定相邻像片的相对位置和姿态，在立体像对中，相对定向要恢复摄影时相邻影像摄影的光束间关系，使同名光线相交。

2.1.1 连续法相对定向

连续法相对定向指建立单个模型，重合选定的像空间辅助坐标系与左片像空间坐标系，在完成对摄影带中第一个立体像对的相对定向后，得到像对右片的像空间坐标系对于箱空间辅助坐标系的角，即相对定向角。从第二个像对起，均以前一像对右片的角为后一个像对左片三个角的固定值，并且左片的定向角元素在相对定向过程中保持不变，像对右片的角元素发生变化。利用相同的办法对摄影带中各模型分别建立像空间辅助坐标系，各模型箱空间辅助坐标系的坐标轴向平行，但模型的比例尺与坐标原点均不同。

2.1.2 相对定向法

目前有两种相对定向法方案，分别为PoPe-Hinsken算法和六点直接结算方法。利用两种算法求出相对定向元素后，就可以建立立体模型。在求解相对定向时，模型基线B可以随意选取，所以建立出的模型其比例尺也是随机的，这时坐标系的原点位于立体像对左摄站点中。

2.2 多基线数码影像的模型连接

完成相对定向，立体像对的像空间辅助坐标就会被纳入到一个统一的坐标系中，而且各个模型的基线分量也保持平行。由于各基线分量是独立选取的，因此各个模型的比例尺会不同，也所以想要连接所有数码影像模型相对，使其构成影像带网，就必要归算比例尺。不同比例尺的相邻模型，其模型公共连接点的相对高程一定不同，所以可以通过使两个模型中高程相等的办法求出模型归化系数。

求出归化系数后，将后模型与归化系数相乘，可以使后模型与前模型的比例尺相同，重复这种计算，可以统一所有模型的比例尺。

2.3 多基线数码影像的绝对定向

模型连接后会形成一个以第一模型像空间辅助坐标系为基准的整体立体模型，之后便要进行绝对定向，即确立实际物空间坐标中立体模型的位置以及将模型点的摄影测量坐标转化成物空间坐标。

2.3.1 绝对定向数学模型

一个立体像对包括12个外方为元素，其中五个定向元素可以由相对定向求出，而为了恢复像片的绝对位置及方位，将模型点的像空间辅助坐标系转换为地面摄影测量坐标系，就必须要求出剩下的七个绝对定向元素，包括旋转、平移以及缩放。

2.3.2 绝对定向误差方程式

近景摄影测量与航空摄影测量的绝对定向有所差异，因为航空摄影测量以小角摄影为主，为近景摄影测量则以大角为主，所以计算绝对定向的平差时无法使用航空摄影测量的公式。求解绝对定向元素利用的是一个队员非线性函数，对其利用多元函数的泰勒公式进行展开，并保留至小值一次向，则可以写成绝对定向误差的方程式。

2.4 多基线影响的光束法

光束法平差的平差单元为单张像片的一束光线，平差方程为中心投影的共线方程，通过模型间公共光线的最佳交会得到整体区域的最佳地，并将最佳地纳入控制点坐标系中可以确定加密点的地面坐标和像片外方位元素。模型间公共光线最佳交会可以通过空间中光线束的旋转与平移得出。

近景摄影测量光束法平差可以对一个或多个立体像对构成的网形进行处理，比如处理两张像片构成的单个立体模型或者四个像片构成的网形，也可以处理带装网形。

3 总结

通过分析基于普通数码影像的近景摄影测量技术，了解了相关基本内容。文章主要分析近景摄影测量系统的基本配置和基本算法两个大方面，基本配置方面，主要包括数码相机、控制场、计算机、软件系统以及附属设备，其是在普通数码影像基础下进行近景摄影、测量的基础，基本算法方面，包括多基线影响的光束法、多基线数码影像的绝对定向等。后续工作中，应用上述理论有助于完善近景摄影测量技术。

参考文献

[1]王成亮.基于普通数码影像的近景摄影测量技术研究与应用[D].中南大学，2006.

[2]杨彪.基于普通数字影像的近景摄影测量技术研究与应用[D].河海大学，2004.

作者单位

山西省雁北煤炭工业学校 山西省大同市 037000endprint