[发明专利]一种相机扫描成像的摄影测量方法

摘要

本发明属于空间三维测量技术，涉及一种相机扫描成像的摄影测量方法。摄影测量方法的测量平台包括线阵相机、测量主机、图像处理模块、单轴转台、平面反射镜，其测量步骤如下：测量平台搭建；标定获取测量平台内部各模块之间的位置关系参数及两个测量平台间的位置关系参数；单轴转台带动平面反射镜进行运动，并触发线阵相机进行同步采集；测量主机将单帧图像进行拼接，得到整幅图像；测量主机通过图像处理模块和单轴转台，获取靶标中心点的水平角度和垂直角度信息，完成空间点三维坐标的计算。

主权项

1.一种相机扫描成像的摄影测量方法，摄影测量采用包括测量主机、靶标、图像处理模块、测量平台的测量系统，其特征是，测量平台包括线阵相机、单轴转台、平面反射镜，其测量步骤如下：(1)测量平台搭建，平面反射镜置于单轴转台上，平面反射镜的反射面通过单轴转台的旋转轴线，单轴转台的旋转轴线与线阵相机的成像面平行且与线阵相机的光轴垂直相交，单轴转台的旋转轴线与水平面垂直，两个测量平台为一组，在被测对象上设置靶标并将两个测量平台布置在被测对象周边，调整测量平台的初始位置，保证测量平台的线阵相机能采集到全部靶标的图像；(2)标定获取测量平台内部各模块之间的位置关系参数及两个测量平台间的位置关系参数，测量平台内部参数包括：线阵相机焦距f、线阵相机的主点在图像坐标系中坐标(u,v)、线阵相机的主点到单轴转台旋转轴线与线阵相机光轴交点的距离OcO，两个测量平台内部参数需分别标定，两个测量平台间的位置关系参数包括：两测量平台的水平距离B、两测量平台的高度差H；(3)单轴转台带动平面反射镜进行运动，并触发线阵相机进行同步采集；(4)单帧图像为线阵相机采集一次获得的图像，整幅图像为单帧图像拼接后得到的图像，测量主机将单帧图像进行拼接，得到整幅图像；(5)测量主机通过图像处理模块和单轴转台，获取靶标中心点的水平角和垂直角信息，完成空间点三维坐标的计算，计算步骤是：建立测量坐标系，给每组两个测量平台编号，分别记为一号测量平台和二号测量平台，将一号测量平台的坐标系O1‑X1Y1Z1作为测量坐标系，其中线阵相机光轴与平面反射镜转轴的交点为原点O1，过O1点的两个单轴转台旋转轴线的公垂线方向为X1轴，竖直向上方向为Y1轴，根据右手定则确定Z1轴；二号测量平台坐标系为O2‑X2Y2Z2，线阵相机光轴与平面反射镜转轴的交点为原点O2，过O2点的两个单轴转台旋转轴线的公垂线方向为X2轴，竖直向上方向为Y2轴，根据右手定则确定Z2轴，将标定获得的测量平台内部参数和测量平台间的位置关系参数带入下述公式进行计算：其中，(X,Y,Z)为靶标中心点在测量坐标系下的坐标，α1为靶标中心点在一号测量平台坐标系下的水平角，α2为靶标中心点在二号测量平台坐标系下的水平角，β1为靶标中心点在一号测量平台坐标系下的垂直角，β2为靶标中心点在二号测量平台坐标系下的垂直角，h1为光线在一号测量平台平面反射镜的反射点到其坐标系原点O1的距离，Oc1O1为一号测量平台线阵相机主点到单轴转台旋转轴线与线阵相机光轴交点的距离，Oc1O1属于测量平台内部参数，通过标定获取，有h1＝Oc1O1·tanβ1，h2为光线在二号测量平台平面反射镜的反射点到其坐标系原点O2的距离，Oc2O2为二号测量平台线阵相机的主点到单轴转台旋转轴线与线阵相机光轴交点的距离，Oc2O2属于二号测量平台内部参数，通过标定获取，有h2＝Oc2O2·tanβ2，B和H属于测量平台间的位置关系参数，通过标定获取。