[发明专利]一种用于评价摄影测量精度的数值模拟方法

说明书

本发明涉及摄影测量技术，旨在提供一种用于评价摄影测量精度的数值模拟方法。包括步骤：利用OpenGL建立几何模型并预设已知坐标的标记点，作为精度评价的原始数据；利用虚拟相机从不同位置和角度对几何模型进行仿真成像；对获取的影像数据进行空中三角加密；设置重建区域参数并进行重建，获取带有真实纹理的三维几何模型；提取几何模型上任意的几何尺寸、面积、体积或点坐标，将其与原始数据进行比较，比较结果用于评价摄影测量的精度。相比摄影测量的现场试验或物理模型试验来说，本发明的硬件要求低，仅需一台计算机便可实现；基于仿真模拟的方法改变参数的过程更加简便且准确，极大提高了摄影测量试验的效率和摄影测量过程的可操作性。

技术领域

本发明属于摄影测量和遥感工程技术以及计算机图像领域，具体涉及一种用于评价摄影测量精度的数值模拟方法。

背景技术

摄影测量学作为测绘学的一个分支学科，以摄影为获取数据的主要手段，以确定所研究对象的几何信息和运动姿态为主要目的。摄影测量只需要在一定距离内获取被测物体的照片便可由此获得物体的大量物理信息和几何信息，是一种非接触性的测量方法。作为一种测量手段，其测量的精度则成为了研究的重点。而影响摄影测量精度的因素有很多，如拍摄的重叠度、照片的分辨率和内外方位元素等。在传统的基于现场或室内摄影测量精度的研究中，想要改变拍摄参数都必须基于不同的拍摄方案进行多次拍摄，因此存在参数改变不易控制、试验效率低的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种用于评价摄影测量精度的数值模拟方法。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种用于评价摄影测量精度的数值模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)利用OpenGL建立几何模型，或通过兼容软件生成几何模型后再导入OpenGL的配置环境；在几何模型上预设已知坐标的标记点，记录几何模型的几何信息和标记点坐标，作为精度评价的原始数据；

(2)在OpenGL中设置虚拟相机的内外方位元素和和传感器尺寸，利用虚拟相机从不同位置和角度对几何模型进行仿真成像，获得具有一定重叠率的影像数据，并记录每张照片的位置姿态参数；

(3)借助每张照片的位置姿态参数，对获取的影像数据进行空中三角加密，得到密集点云数据；

(4)设置重建区域参数并进行重建，获取带有真实纹理的三维几何模型；所述参数至少包括区域范围、几何精度、贴图质量；

(5)提取几何模型上任意的几何尺寸、面积、体积或点坐标，将其与原始数据进行比较，比较结果用于评价摄影测量的精度。

本发明中，所述步骤(1)中，通过OpenGL设置顶点的空间坐标来创建二维线条和三维多边形几何模型，通过调用平移、旋转和缩放工具来确定几何模型的大小、位置和形状，通过纹理映射功能映射几何模型的表面(使几何模型的外观更加复杂和真实)。

本发明中，所述步骤(2)中，通过调用OpenGL的透视投影函数设置虚拟相机的焦距和成像平面的画幅尺寸，调用视点转换函数设置摄站位置和拍摄方向，调用视口变换函数设置像片分辨率，统一各函数中成像平面的画幅比例。

本发明中，所述步骤(2)中，虚拟相机仿真成像获得影像数据并在设置的显示窗口正常输出图像后，将图片保存到本地；保存的过程实际上是从缓冲区中读取数据，由于虚拟相机仿真成像使用了双缓冲区，默认是从正在显示的缓冲即前缓冲中读取，而绘制工作是默认绘制到后缓冲区的，因此在保存过程中需要先交换前后缓冲。

本发明中，所述步骤(3)中，在记录的原始照片的位置参数中加入随机误差以模拟真实情况下GPS的定位误差，并将新生成的位置信息作为摄影测量的定位参考。