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1、多基线数字近景摄影测量系统多基线数字近景摄影测量系统Lensphoto演讲者：演讲者：联系电话：联系电话：EmailEmail：一、系统简介一、系统简介改变传统的近景摄影手工测量方式，利用计算机实现近景摄影测量的自动化工作近景摄影测量的自动化工作，提高生产效率，降低劳动强度，是完全可能和必要的。Lensphoto多基线数字近景摄影测量系统正是为了实现这个目标而诞生的。本系统利用张祖勋院士张祖勋院士提出的计算机视觉代替人眼的“短基线、多影像摄影测量短基线、多影像摄影测量”原理，将少量全站仪测量的高精度点位坐标与摄影测量丰富的影像信息结合起来，建立高精度的地形数字化模型高精度的地形数字化模型。“短
2、基线、多影像摄影测量”的主要特点是：首先按要求拍摄大量具有较短基线和不拍摄大量具有较短基线和不同交会角的序列影像同交会角的序列影像，然后通过少量物方控制点的空间坐标及其对应的像点坐标建立空间关系，从而解算出相机参数和影像外方位元素；进而计算出由先进匹配算法获取的大量同名点的空间坐标。使用本系统可以大大提高生产效率提高生产效率，降低工作者野外的劳动强度降低工作者野外的劳动强度。 近景领域跨了五十年的一大步近景领域跨了五十年的一大步-从人眼双目观测原理到计算机视觉原理从人眼双目观测原理到计算机视觉原理 摄影测量理论的一个重大突破摄影测量理论的一个重大突破Lensphoto是一套全新数字近景摄影测量
3、系统。它采用普通定焦单反数码相机对测量对象（区域）拍摄几组照片，以全站仪测出很少量控制点的空间坐标，便可以很快的自动化生成被测对象（整个区域）的精确DEM及基于影像的密集点云（DSM）高技术高技术：1、空间一个点不再是由两条光线前交而得，而是 由多条光线前交而得；2、全新的近景摄影测量原理：多张照片多个象对 生成一个模型，多个模型整体全自动匹配；3、突破传统的非量测相机的直接线性变换的要求， 能够直接利用航空摄影测量的自检校区域网平差；4、新的机制：多基线摄影测量；5、新的数据获取方式：旋转多基线摄影测量；6、新的影像匹配算法：适应于被摄物的空间分布不 连续，断裂，遮挡。多基线摄影，多光线交会
4、多基线摄影，多光线交会LensphotoLensphoto软件数据处理流程图软件数据处理流程图数据输入数据输入外业摄影外业摄影控制点控制点空三匹配空三匹配空三测量及区域网光束法平差空三测量及区域网光束法平差加密匹配加密匹配DEM-DEM-点云点云-等高线等高线三维表面模型重建三维表面模型重建输出：输出：DXFDXF格式格式输出：输出：SCSSCS格式格式立体测图、平面测图立体测图、平面测图全自动化全自动化二、外业作业方式二、外业作业方式 现场考察 制定拍摄计划 布置控制点拍摄影象2.1 2.1 现场考察现场考察拍摄之前应该对现场进行考察，主要包括以下内容：a、被拍摄物体周围环境考察b、选择拍摄
5、距离摄距离和拍摄地点拍摄地点c、根据被拍摄物体特点和拍摄距离选择合适相机镜头合适相机镜头d、根据相机的视场角和被摄物体成像的范围设计控制点分布图控制点分布图等广角定焦镜头EF28mm f/1.8USM0-80米 标准定焦镜头EF50mm f/1.4USM100-200米中远摄定焦镜头EF85mm f/1.8USM200-400米中远摄定焦镜头EF100mm f/2USM400-600米远摄定焦镜头EF135mm f/2LUSM600-800米远摄定焦镜头EF200mm f/2.8LIIUSM 800-1200米2.22.2制定拍摄计划制定拍摄计划经过现场考察并选取合适的相机镜头之后，就必须制定
6、拍摄计划，主要包括以下几个内容： a、根据被摄物体特点确定摄站个数摄站个数b、根据视场角和基线长度，确定每个摄站上要拍摄的像片数每个摄站上要拍摄的像片数根据被摄对象周围的地理根据被摄对象周围的地理环境，至少布置环境，至少布置3 3个摄站，个摄站，相应的摄站越多越利于内相应的摄站越多越利于内业处理时提高精度。业处理时提高精度。需要拍摄的相片数需要拍摄的相片数被摄被摄物体的总宽度物体的总宽度相幅的宽相幅的宽度的度的4040摄站设立的注意事项：摄站设立的注意事项：设立守则设立守则1 1：摄站应均匀分布在被摄物体宽度的中心位置。：摄站应均匀分布在被摄物体宽度的中心位置。设立守则设立守则2 2：摄站间的
7、距离应当为平均摄距的：摄站间的距离应当为平均摄距的1/101/10。示例：示例：XYIIIIVIII 30m30m30m1234300m 本次外业拍摄近距200米，远距400多米，平均距离在300米左右。采用组合基线拍摄方法，分为四个摄站拍摄。那么摄站的间距应为3001030（m）设立方法如右图所示 ：2.32.3布置控制点布置控制点为了使拍的的照片可供量测，并且可提供高的量测精度，那么我们在外业拍摄的时候必须给所拍摄对象布置控制点。控制点标牌的制作 ：控制点中间会有十字丝，以中心位置作为控制点量测位置。样例：布设守则布设守则1 1：控制点：控制点分布均匀分布均匀。布设守则布设守则2 2：控制
8、点尽可能布于拍摄物体（测量对象）四：控制点尽可能布于拍摄物体（测量对象）四周。周。控制点的布设注意事项：控制点的布设注意事项：控制点分布示意图如下：2.42.4拍摄影像拍摄影像一般我们的拍摄方法有两种：a、平行摄影平行摄影 适用于距离较近，宽角摄影。平行摄影的照片重叠度要有平行摄影的照片重叠度要有80%80%，且每个摄站上只摄取一张影象，且每个摄站上只摄取一张影象b、旋转摄影旋转摄影 适用于距离较远，常角摄影。旋转摄影的重叠度要有旋转摄影的重叠度要有60%60%，且每个摄站上摄取的相同序号的相片所，且每个摄站上摄取的相同序号的相片所拍摄的区域应是同一区域。拍摄的区域应是同一区域。拍摄的注意事项
9、：拍摄的注意事项：拍摄守则拍摄守则1 1：被拍摄对象最好占满整个相幅，最少不能少于：被拍摄对象最好占满整个相幅，最少不能少于1/31/3。拍摄守则拍摄守则2 2：相邻摄站距离为拍摄距离的：相邻摄站距离为拍摄距离的1/101/10左右为宜。左右为宜。拍摄守则拍摄守则3 3：拍摄时相机镜头焦距打到无穷远，选择手动变焦，光圈快门：拍摄时相机镜头焦距打到无穷远，选择手动变焦，光圈快门可以使用自动（以拍摄的照片清晰为前提）可以使用自动（以拍摄的照片清晰为前提） 如下图为旋转摄影的一个摄站拍的照片 ：三、内业部分三、内业部分相机检校 工程管理 空三匹配整体平差 控制点量测加密匹配 生成点云 立体编辑DEM
10、编辑 数字测图 3.1 3.1 相机检校相机检校相机检校的目的是设置相机参数设置相机参数，包括：相机主距主距f f、像主点坐标主点坐标x0，y0、畸畸变参数变参数k1 、k2、p1、p2，和像素物理大小像素物理大小。当相机参数未知时，可通过相机检校模块检校出相机参数，相机检校之前需要拍摄满足检校条件的影像。P.S.本系统检校模块只能检校固定焦距的相机，变焦相机不能检校拍摄网格 建立检校工程选择像控点 检校结果输出1 1 拍摄网格拍摄网格格网信息设置好后导出格网信息，然后按以下步骤拍摄格网：1、首先将相机的焦距调到无穷远焦距调到无穷远(),并且保证相机已调整为手动变焦手动变焦；2、在左上、左下、
11、中间、右上、右下5个方向拍摄拍摄格网，尽量使网格占满整个相幅。当拍摄的单个格网影像不能充满整个相幅时，可在各个方向上旋转拍摄多张影像。2 2 检校工程检校工程 点击新建工程按钮后，通过几个简单的选择便可开始导入刚才所拍摄的网格3 3 选择像控点选择像控点 单击按钮 ,在图中依次在红、绿、蓝三个点上顺序按下鼠标左键确定控制点的坐标方位。此时系统会自动提取所有的点的轮廓。依次将所有影像的坐标方位全部标记出来。 4 4 检校结果输出检校结果输出半自动参数模型相机标定：执行控制点平差和相机检校，结果输出到输出窗口，其中相机参数属性页中列出了相机的参数； 全自动参数模型相机标定：当单个格网可以基本充满C
12、amCalibration.Exe的主界面窗口时，可选执行全自动检校，此时系统会依据中间红、绿、蓝三点自动确定控制点（格网点）的坐标方位，并执行相机检校。单击主界面相机检校，弹出相机设置对话框， 然后单击相机参数文件转换，3.2 3.2 工程管理工程管理 单击主界面工程管理、新建打开工程，弹出工程文件对话框，点击工程菜单下的新建菜单，如右图所示：导入航片数： 打开影像文件所在路径，选定全部影像文件：点击“相机参数”按钮，弹出相机参数对话框，选择要导入的相机参数文件： 填写“总航带数”，并且选择“当前航带号”与是否“需要旋转航片”；然后在左边影像文件列表中选择影像文件，点击“加到当前航带”按钮将
13、影像正确添加到各个航带中去。 50501001002002009009003.3 3.3 空三匹配空三匹配 匹配用于寻找不同影像上的同名点。匹配始前需要人工给定人工给定航带内立体像对的种子点种子点和航带间相应影像的种子点，种子点的目的是给定匹配像对两张影像间的概略偏移量。3.4 3.4 控制点量测控制点量测控制点量测的目的是精确量测出控制点的影像坐标，为空中三角测量作准备。 首先从全站仪或者GPS中导出外业测量的三维控制点数据，把导出的数据，整理成包括控制点编号，三维坐标的X,Y,Z，并手动的加上一项数据，此项为控制点的模板数据，一般我们设为NULL空。点击编辑控制,打开控制点编辑模块。根据外
14、业的情况，进行交换，加点等一系列操作 进入控制点量测主界面进入控制点量测主界面在整个拍摄区域选择最少在整个拍摄区域选择最少4个点个点预测出其他点预测出其他点对预测的点进行一次整体调整对预测的点进行一次整体调整 3.5 3.5 整体平差整体平差整体平差的目的是利用摄影测量空中三角测量原理精确解算影像外方位元素、模型点空间坐标，并能进行自检校。 无需其他操作，单击自动加密匹配。无需其他操作，单击自动加密匹配。 3.6 3.6 加密匹配加密匹配 3.7 3.7 生成点云生成点云A、打开当前的工程文件 B、随便选择一个加密匹配时生成的加密匹配点文件3.7 3.7 立体编辑立体编辑主要功能：A、构全三角网 ：由离散点构建三角网B、输出整体表面：通过纹理映射给三角网“贴”上纹理，生成三维景观图 C、生成DEMD、生成正射影像E、截面生成：生成不同方向的截面，断面，并可DXF格式导出F、TIN景观图：显示三维景观图 G、DEM和正射影像景观：显示DEM和正射影像
