[发明专利]近景摄影测量的特征线自动匹配方法

说明书

技术领域

本发明涉及三维测量技术，尤其是一种近景摄影测量的特征线自动匹配方法。

背景技术

三维测量技术是逆向工程、工业检测、质量控制等领域的关键支撑技术，传统的接触式测量如三坐标测量机，其测量精度高(可达1微米左右)，但一般对环境要求很高，需要专门的测量室和专用测量台，测量范围有限，测量效率低，不适合具有复杂自由曲面物体或大型产品的测量。

数字近景摄影测量继承了传统摄影测量的严密理论与方法，具有相当高的精度与可靠性，且硬件设施简单(除了数字摄像机外无需任何精密仪器)、测量方法灵活，便于现场非接触测量，广泛应用于逆向工程、板金成形分析、机械制造、物体碰撞特性、建筑等领域的检测中。

基于标记点目标的三维摄影测量技术已经成熟，例如中国发明专利申请CN1888820中揭露了一种摄影测量中特征采样方法，其包括以下步骤：对需要三维模型重构的零件进行三维实体造型特征分析；根据零件的基本特征情况确定采样的定位面；根据零件的基本特征情况确定零件定位面的运动路径；用二维工业CT技术对零件定位面及运动路径所在截面进行断层测量，从而得到二维截面轮廓线和二维运动路径；根据截面轮廓线及路径，实现对零件三维模型的重构。该方法可以获得较高的采样精度、不必采集大量的数据即可得到零件基本特征信息，减少了采样数据，大大提高了处理速度。但基于曲线目标的三维摄影测量技术尚有不便之处，现有技术的流程如下：

1.识别不同视角拍摄的相片上的同名曲线像素点，并用非均匀B样条拟合像素点得到同名曲线在各相片上的曲线；

2.需要用图像曲线重采样技术，得到各相片上曲线的离散像素点；

3.在各相片上，表示同名曲线的像素点个数通常不相等，故需要用优化算法寻找各相片上表征同名曲线上某点的最佳像素点，实现同名曲线上点的匹配；

4.最终用基于标记点目标的三维摄影测量技术计算同名曲线上点的坐标。

若能直接匹配同名曲线在各自相片上用非均匀B样条拟合得到的曲线，无需上述第2步与第3步，将避免耗时的非线性优化方程求解过程，并避免图像曲线重采样过程的精度损失，提升曲线匹配的精度与效率。

发明内容

本发明的目的是提供一近景摄影测量的特征线自动匹配方法，可以直接快速匹配同名曲线在不同视角自相片上用非均匀B样条拟合得到的曲线，测定物体上特征曲线的位置、形状、大小乃至运动。

本发明的技术方案是：

一种近景摄影测量的特征线自动匹配方法，包括以下步骤

a.在被测物体表面绘制或粘贴标记线；

b.采用编码标记点标识被测物体标记线的起止点；

c.用数码相机，拍摄不同视角被测物体的数字图像；采用光束平差法精确计算编码标记点中心及各次拍摄时的相机位置与姿态；

d.相机在不同视角拍摄被测物体的数字图像间的同名点应满足极线约束；P₁和P₂为标识被测物体标记线的起止点的编码标记点，编码标记点P₁和P₂在视角左像平面上的投影点分别记为P_1L与P_2L，在视角右像 平面上的投影点分别记为P_1R与P_2R，标记线上的某点在视角左像平面上投影点和在视角右像平面上投影点为该点在两幅不同视角拍摄图像中的同名点P_markiL和P_markiR，视角左像平面上的极点为e_L和视角右像平面上的极点为e_R，标记线匹配过程如下：

①计算平面P₁P_1Le_L和平面P₂P_2Le_L，以及视角左像平面的交点e_L；

②计算平面P₁P_1Re_R和平面P₂P_2Re_R，以及视角右像平面的交点e_R；