[发明专利]摄影测量系统动态位移测量误差校准装置及方法

权利要求书

1.一种摄影测量系统动态位移测量误差校准装置，其特征在于：包括直线导轨(1)、光栅(2)、光学靶标(3)、滑台(4)、直线电机(5)、光栅读数头(6)、处理电路(7)、数据处理计算机(9)；直线导轨(1)上安装有滑台(4)，直线导轨(1)中部沿长度方向开槽安装直线电机(5)，直线电机(5)带动滑台(4)沿直线导轨(1)方向进行直线运动，直线导轨(1)侧面安装有光栅(2)和光栅读数头(6)，光栅(2)配合光栅读数头(6)测量滑台(4)的运动位移，同时光栅(2)的刻线脉冲信号作为同步触发信号，经过处理电路(7)进行电压转换后，触发待校准摄影测量系统(8)采集图像，当滑台(4)经过拍摄区域时，待校准摄影测量系统(8)可以拍摄得到安装在滑台(4)上的光学靶标(3)的运动图像，经过数据处理计算机(9)解算后得到光学靶标(3)的运动位移，进而通过与光栅(2)的测量数据比对得到待校准摄影测量系统(8)的动态位移测量误差，完成系统校准。

2.根据权利要求1所述的摄影测量系统动态位移测量误差校准装置，其特征在于：所述的光学靶标(3)具备可以被待校准摄影测量系统(8)识别的光学特征，包括采用平面反光标志，球形反光标志，发光LED，黑白棋盘格标志；可在滑台(4)上布置多个光学靶标(3)，可采用框架式光学靶标的结构，将测量得到的多个光学靶标(3)的相对位移值取平均作为待校准摄影测量系统(8)的测量结果。

3.根据权利要求1所述的摄影测量系统动态位移测量误差校准装置，其特征在于：所述的处理电路(7)由FPGA实现。

4.根据权利要求1所述的摄影测量系统动态位移测量误差校准装置，其特征在于：根据待校准摄影测量系统(8)的采集频率不同，校准过程中可通过处理电路(7)调整触发信号的间隔，可每间隔n个光栅刻线间隔输出一个相机触发信号。

5.根据权利要求1所述的摄影测量系统动态位移测量误差校准装置，其特征在于：所述的直线导轨(1)采用5000mm×500mm×500mm的大理石材料研磨而成。

6.一种基于权利要求1所述摄影测量系统动态位移测量误差校准装置的摄影测量系统动态位移测量误差校准方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步，架设待校准摄影测量系统(8)，使其能够测量校准装置的中间段区域；

第二步，连接同步控制线缆，将校准装置的光栅刻线信号作为同步触发信号，同步触发信号从光栅读数头(6)引出，由处理电路(7)进行电压转换后，连接到待校准摄影测量系统(8)的采集触发控制端；

第三步，启动待校准摄影测量系统(8)，使其处于待触发状态；

第四步，启动校准装置，由直线电机(5)带动滑台(4)和光学靶标(3)，沿直线导轨(1)方向进行直线运动，直线电机(1)经过加速过程，在直线导轨(1)中部位置处达到最高速度，匀速运动一段距离后减速运动，在直线导轨(1)尾部停止运动，上述运动过程中由光栅刻线脉冲信号触发待校准摄影测量系统(8)进行图像采集，即光栅读数头(6)经过光栅零位时刻待校准摄影测量系统(8)开始图像采集，记为图像P₀，经过第一个光栅刻线，采集第一幅图像P₁，以此类推，经过第n个光栅刻线，采集第n幅图像P_n；

第四步，待校准摄影测量系统(8)数据解算，待校准摄影测量系统(8)对采集到的光学靶标图像进行解算，得到各触发位置处的光学靶标(3)三维空间坐标，假设在第k幅图像至第l幅图像(k<l)中光学靶标(3)完全位于拍摄区域内部，解算得到光学靶标(3)的三维坐标为(x_i,y_i,z_i),k≤i≤l，进而计算得到位置i处光学靶标(3)的相对于位置k处的位移为：

第五步，误差计算，由式(1)计算待校准摄影测量系统(8)的运动位移测量误差：

δ_i-k＝D_i-k-(i-k)d_g................................(1)

式中：d_g为光栅刻线间隔。