多基线数码影像的光束法平差计算研究-毕业论文.doc

1、 南阳师范学院20XX届毕业生毕业论文（设计）题 目： 多基线数码影像的光束法平差计算研究 完 成 人： 班 级： 学 制： 专 业： 测绘工程 指导教师： 完成日期： 目 录摘要.（1）1绪论.（1）1.1论文的研究背景.（1）1.1.1数字摄影测量技术的发展和应用.（1）1.1.2普通数码相机的特点及应用.（3）1.2论文研究的目的和意义.（4）2多基线光束法平差的数学模型.（4）2.1光束法平差的基本原理.（5）2.2光束法平差的数学模型.（5）3光束法平差解法与空间后方交会-空间前方交会解法的区别.(5)4多基线光束法平差的解算思路.（6）4.1影像外方位元素和地面点坐标近似值的获取.

2、（6）4.2控制点作为真值的光束法平差.（8）4.3控制点数目与分布对光束法平差结果影响研究.（9）4.4条带模型的可靠性分析与粗差剔除 .（12）5小结.（13）参考文献.（13）Abstract.（14）多基线数码影像的光束法平差计算研究摘要：普通数码相机获取的数字影像具有成本低、分辨率高、数据采集简便、影像传输与处理快速等优点,解决了现场快速获取影像的问题,且降低了近景摄影测量作业对设备及技能的要求。近年来,国内外学者对基于普通数码相机的近景目标三维数据获取进行了广泛的应用研究,但研究大多先利用单基线影像进行同名点匹配,再采用自检校光束法或直接线性变换算法来解算目标的空间坐标。该方法存在

3、对控制点的数量及分布要求较高、同名点匹配可靠性较低等缺点。本课题研究多基线普通数码影像的数字近景摄影测量技术， 对光 法 算进行研究分 ， 高 算 。关键词：数字摄影测量 普通数码相机 多基线 光束法1 绪论1.1 论文的研究背景1.1.1数字摄影测量技术的发展和应用数字摄影测量（Basic c c i i a a ）基 数字影像和摄影测量的基本原理 应用计算机技术 数字影像理 影像 模 多学 的理论与方法 取 摄对像 数字方 的 与 理的摄影测量学的分学 1currency1 （14currency1）“为fi摄影测量（fl c a ） 教“为 数字摄影测量（ i i a a ” i i a

4、 a ）义 为 数字摄影测量 程 数字的 数 的 及 理的原 数字的1 数字摄影测量的发展 摄影测量的 的 用相 技术 真 的 测 摄影测量的 摄影测量工作 多 的理 及摄影测量 的专 可 193 195 工程 研究发展 与Basc a 光学 作研制 台 摄影测量测 当时 将相片上灰度的变 转换成电号 用电子技术 努力经 许多 的发展历程 先后光学投影型 机械型解析型上 例如B8-s a T a 也有 些专门采用CRT扫描的 摄影测量系统 如UN”M”CE G M系统与此同时 摄影测量工作 也试 将 影响灰度转换成的电号转变成数字号（ 数字影像） 然后 电子计算机 身影测量的 程 2世纪6 代

5、初研制成功的”MC系统就 属 数字的 测 系统它采用Wi 厂生的flTK-1精密立体坐标进行影像数字 然后用 台IBM 794型电子计算机 摄影测量 原武汉测绘 技大学教 1978 出 发展 数字 测 系统WU”Mfl（后发展为 数字 测 系统2currency1 （14currency1）Vi Z ）,也采用数字方 摄影测量 因此 数字摄影测量 摄影测量 的必然 随着计算机技术及其应用的发展和数字 像 理 模 人工智能 专家系统 及计算机视觉 学的断发展 数字摄影测量的内涵已远远超 传统摄影测量的范围 已被 为摄影测量三个发展阶段1 从1996 至今 数字近景摄影测量的研究及应用已步入成熟期

6、它已能满足医学领域对 像 时性 高精度方面的要 可用 外 人体测量学 人类行为 作的监控测量 2 研究的重点从 量测精度转为 时性 和测量结果的深加工（三维建模与虚拟 ） 尤其 激光扫描技术的发展 使得多传感数 采集及数 融 题 从也使数字近景摄影与计算机视觉的 系 发密 如今数字近景摄影测量的技术 应用 类建 工程 如：电的 电 测 方测量 同时机械制 技术 制 地 测 医学研究 文 领域 有着 的应用 其发展的 景分的 3 1.1.2 普通数码相机的特点及应用近景摄影测量的获取段 用的 量测摄影机类摄影机 专门为测量目的计制 的 它的像currency1变 相机的内方位元素已“ 像的 精度

7、高 理方 随着近景摄影测量发展数字近景摄影测量阶段后 使用光学量测摄影机作为获取影像的就得 多足 如fi重 fl3currency1 （14currency1） 数量（已生）及作业时对摄影人 技术要高 专业的量测数码相机 其fl 高 目 内成熟4 因此 fl ” 作 的普通数码摄影摄像机 被入近景摄影测量领域（1）影像获取 数码相机采用影像 可与计算机 因高 理 期 用 工程监测（2）像元 位 片平差 普通量测相机的要系统差 如果量测时采用 大的 制片 像片变 差的影响 加的 数码相机摄影 要 片像元 位 因此此差（3）可进行数字 理数码相机影像数 理 程通 计算机从相机上 取像片 计算机上进

8、行像片量测 理 程度高 可进行数字 理（4） 应用方普通数码相机 体 体 重量 应性 地 进行外业摄 有 的机 ”性5 1.2 论文研究的目的和意义对普通数码相机用 量测目的时 其获取的像片有 多 点 如能 相机的内方位元素 像片的currency1变差大 题 及工程应用大目标法布 多控制点 像对法摄 体4currency1 （14currency1）目标 本文研究多基线数码影像 采用立体量测方法 用多基线立体 技术获取高精度的模型点数 通 光束法平差进行目标 位的技术 对数码相机的量测 高模型点的像点 性及可靠性 可通 多基线影像量控制点条 进行光束法 体解算 完成对些 分布大 控制点的近景

9、目标的三维 的量测2 多基线光束法平差的数学模型基 线条 方程 的摄影测量光线束平差解法（ a s ) 控制点的像点坐标 点的像点坐标 及其 内业 外业量测 得数 的 分 作测值 个 体同时解它的 值 及点 坐标的解算方法 的 就 有内 外业测值的 值的 其 大量“点像点坐标测值 值的 及 像片光束 和 向的 含 个计算 程的6 用光束法平差 有解算精度高及对控制条 要高的优点 般 通 相对向和绝对向 使模型坐标转换为 方坐标 从为光束法平差 近似值 此基础上进行严密的光束法平差 般 可 收敛的7 近景摄影测量的光束法平差解法可 根 同的用 按同的方案进行 理本章将介绍 近景摄影测量多基线光束

10、法5currency1 （14currency1）平差模型的基本原理和数学模型根 际 控制点作为真值的光束法平差方法应用数字近景摄影测量系统当 文将详细推导该模型的数学模型及解算步骤2.1 光束法平差的基本原理光束法平差的基本思 ： 张像片组成的 束光线作为 个平差 元 心投影的线方程作为平差的基础方程 通 光线束 的旋转和平移 使得模型的光线 佳交将 体 域 佳的纳入控制点坐标系 从 加密点的地面坐标及像片的外方位元素的目标用近景摄影测量光束法平差可 理 个 个 上立体像对 成的 网 如：可 理两张像片成的 个立体模型 四个像片成的网 行目标成的网 也可 理类如 带网 域网的带 网 本文要介

11、绍的就 类似 带网的带 网2.2 光束法平差的数学模型研究 的数学模型 将控制点坐标视作真值 地测外方位元素的光束法平差解法：差方程为（2-1）：V1=”c - 1 1V2=” +BX- 2 2V1, V2: 为控制点和点的像平面坐标改 值：”c ”:分 为控制点和点 影像的外方位元素 的系数矩阵；B为点坐标X的系数矩阵； 1 2 1 2分 为差方程 数项6currency1 （14currency1）和权8 方法 要被测目标上其 围布稳的控制点 控制点 身 量要好 分布 理采用控制点坐标视作真值 地测外方位元素的光束法平差解法 要大量的控制点 须外方位元素 因 用的方法3 光束法平差解法与空

12、间后方交会-空间前方交会解法的区别摄影测量 如果“ 像片的内方位元素 及三个（至三个）地面点坐标和量测出的相应像点坐标 就可根 线方程列出方程 解6个外方位元素 为 后方交 方交 立体像片对的两张像片的内 外方位元素和像点坐标该地 点的 方坐标（X Y Z）光束法平差解法与近景摄影测量 后方交 - 方交 解法的根本 :光束法平差解法 点影响外方位元素的 也就 个光束位 与 向的计算 点坐标测值的改 数的平方和就要 有内外业测值 值的 其 大量 “点像点坐标测值 值的 及 像片光束 和 向的 含同 计算 程的 后方交- 方交 解 控制点坐标测值外方位元素 后执行另 个独立的运算步骤 已算得的外方

13、位元素 及点像点坐标其 坐标9 7currency1 （14currency1）当解算精度要高 控制条 足 按 后方交- 方交 解算时 则可使用光束法使用光束法平差解法要每工序必须严 作业 应充分 某些 “像点坐标 量的陷 影响 体测量成果因光束法 内业和外业量取的数 （如内业的像点坐标 外业的控制点坐标 外方位元素 其 大地测量）作为测值的 严 的摄影测量数 理方法外方位元素 值的平差 程 有上述的测值 大量点的像点坐标测值 明作用换句话 有的些测值的 量影响建模型的 度 影响点 坐标的精度4 多基线光束法平差的解算思路多基线光束法平差的基本思 ： 条带模型的 个模型开大致 左右 个像对 个像对的用 -H算法成孤立的立体模型 然后将立体相对进行 使得 独立模型的旋转矩阵 点坐标 控制点坐标和摄 点坐标变换统 模型去 成为 个统 的模型统 的模型经 三个 上的控制点完成模型绝对向 就可出 摄 点 方坐标系的坐标和像片的旋转矩阵 及 “点坐标 值 上相对向 模型和绝对向为光束法 初 值 用个初 值进行光束法平差光束法平差后 进行粗差 取 根 像点坐标测值的wi=vi 此 vi为改 数 8currency1 （14currency1）