數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)

　　數(shù)字?jǐn)z影測量(Basic concept of digital photogrammetry)是基于數(shù)字影像和攝影測量的基本原理，應(yīng)用計算機技術(shù)、數(shù)字影像處理、影像匹配、模式識別等多學(xué)科的理論與方法，提取所攝對像以數(shù)字方式表達的幾何與物理信息的攝影測量學(xué)的分支學(xué)科。下面由小編為你介紹一下什么是數(shù)字?jǐn)z影測量。

　　數(shù)字?jǐn)z影測量

　　美國等國稱之為軟拷貝攝影測量(Softcopy Photogrammetry)，我國王之卓教授稱為全數(shù)字?jǐn)z影測量(Full Digital Photogrammetry)。這種定義認(rèn)為，在數(shù)字?jǐn)z影測量過程中，不僅產(chǎn)品是數(shù)字的，而且中間數(shù)據(jù)的記錄以及處理的原始資料均是數(shù)字的。

　　定義

　　英文：Basic concept of digital photogrammetry

　　世界上對于數(shù)字?jǐn)z影測量的定義，主要有兩種觀點。

　　a. 數(shù)字?jǐn)z影測量是基于數(shù)字影像和攝影測量的基本原理，應(yīng)用計算機技術(shù)、數(shù)字影像處理、影像匹配、模式識別等多學(xué)科的理論與方法，提取所攝對像以數(shù)字方式表達的幾何與物理信息的攝影測量學(xué)的分支學(xué)科。

　　美國等國稱之為軟拷貝攝影測量(Softcopy Photogrammetry)，我國王之卓教授稱為全數(shù)字?jǐn)z影測量(Full Digital Photogrammetry).這種定義認(rèn)為，在數(shù)字?jǐn)z影測量過程中，不僅產(chǎn)品是數(shù)字的，而且中間數(shù)據(jù)的記錄以及處理的原始資料均是數(shù)字的。

　　b. 另一種定義，則只強調(diào)其中間數(shù)據(jù)記錄及最終產(chǎn)品是數(shù)字形式的，即數(shù)字?jǐn)z影測量是基于攝影測量的基本原理，應(yīng)用計算機技術(shù)，從影像(包括硬拷貝，數(shù)字影像或數(shù)字化影像)提取所攝對像以數(shù)字方式表達的幾何與物理信息的攝影測量分支學(xué)科。

　　這種定義的數(shù)字?jǐn)z影測量，包括計算機輔助測圖(常稱為數(shù)字測圖)與影像數(shù)字化圖。

　　影像數(shù)字化測圖，是利用計算機對數(shù)字影像或數(shù)字化影像進行處理，用計算機視覺(其核心是影像匹配與影像識別)代替人眼的立體量測與識別，完成影像幾何與物理信息的自動提取。

　　還有一種類型稱之為混合數(shù)字?jǐn)z影測量，通常是在解析測圖儀上安裝一對CCD數(shù)字相機，對要量測的局部影像進行數(shù)字化，有數(shù)字相關(guān)(匹配)獲得點的坐標(biāo)。

　　分類

　　依發(fā)展的階段

　　模擬攝影測量 解析攝影測量 數(shù)字?jǐn)z影測量

　　依處理對象

　　航空攝影測量 衛(wèi)星攝影測量 地面攝影測量 近景攝影測量 顯微攝影測量

　　主要處理過程

　　空中三角測量 內(nèi)定向 相對定向 絕對定向 數(shù)字地面模型生成(數(shù)字地形模型產(chǎn)生) 正射影像生成 等高線測繪 地物測繪

　　數(shù)字?jǐn)z影測量實用系統(tǒng)

　　適普軟件有限公司(中國) AICON 3D Systems GmbH CorrelatedSolutions Inc.(美國) Geodetic Services Inc. (GSI) GOM mbH Imetric GmbH LIMESS GmbH Leica Photogrammetry Suite (LPS) Rollei Fototechnic GmbH 近景攝影測量軟件Lensphoto

　　數(shù)字近景工業(yè)攝影測量技術(shù)原理

　　1. 數(shù)字近景工業(yè)攝影測量技術(shù)

　　數(shù)字近景工業(yè)攝影測量(digital close range Industry photogrammetry)，是通過在不同的位置和方向獲取同一物體的2幅以上的數(shù)字圖像，經(jīng)捆綁調(diào)整、圖像處理匹配等處理及相關(guān)數(shù)學(xué)計算后得到待測點精確的三維坐標(biāo)，其測量原理和經(jīng)緯儀測量系統(tǒng)一樣，均是三角形交會法。 工業(yè)近景攝影測量來源于大地攝影測量(photogrammetry)技術(shù)，攝影測量是一門通過分析記錄在膠片或電子載體上的影像，來確定被測物體的位置、大小和形狀的科學(xué)。它包括很多分支學(xué)科，如航空攝影測量、航天攝影測量和近景攝影測量等。其中，近景攝影測量是指測量范圍小于100m，像機布設(shè)在物體附近的攝影測量。近年來，隨著微電子和半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展，尤其是固體陣列像機和計算機硬件的發(fā)展，使得近景攝影測量已進入全數(shù)字近景攝影測量時代。

　　2. 靜態(tài)和動態(tài)三維測量

　　數(shù)字近景工業(yè)攝影測量系統(tǒng)一般分為單臺像機的離線測量系統(tǒng)、多臺像機的在線測量系統(tǒng)，具有精度高、非接觸測量和便攜等特點，此外，還具有其它系統(tǒng)所無法比擬的優(yōu)點：測量現(xiàn)場工作量小、快速、高效和不易受溫度變化、振動等外界因素的干擾。 數(shù)字近景工業(yè)攝影測量技術(shù)，也稱作視頻測量(Vision Measurement)，對于測量動態(tài)物體的攝影測量技術(shù)稱為視頻測量(Video Photogrammetry)，如視頻測量模型變形VMD(Videogrammetric Model Deformation ，VMD)，可以實現(xiàn)動態(tài)的位移、變形測量和姿態(tài)測量。

　　3. 代替?zhèn)鹘y(tǒng)的應(yīng)變片和高精度位移傳感器進行動態(tài)變形測量

　　代替?zhèn)鹘y(tǒng)的應(yīng)變片和高精度位移傳感器進行動態(tài)變形測量，可用于其他行業(yè)的變形測量位移測量， 如沖壓變形分析、焊接變形分析、汽車變形分析、碰撞試驗分析、各種設(shè)備變形分析等。

　　4. 近景攝影測量與計算機視覺的區(qū)別和聯(lián)系

　　近景攝影測量與計算機視覺有緊密聯(lián)系又有區(qū)別。計算機視覺的研究目標(biāo)是使計算機具有通過二維圖像認(rèn)知三維環(huán)境信息的能力，這種能力將不僅使機器感知三維環(huán)境中物體的幾何信息，包括它的形狀、位置、姿態(tài)、運動等，而且能對它們進行描述、存儲，識別與理解。數(shù)字近景攝影測量與計算機視覺在研究內(nèi)容和目標(biāo)上十分相近。數(shù)字近景攝影測量關(guān)注的是幾何量的量測信息(物體的位置、大小和形狀等)，計算機視覺也需要量測信息，但其更為關(guān)注的是對物體進行描述、識別和理解。因此，數(shù)字近景攝影測量和視覺測量(或檢測)所關(guān)注的是完全一致的。數(shù)字近景攝影測量與計算機視覺又存在著差異，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

　　(一)出發(fā)點不同導(dǎo)致基本參數(shù)物理意義的差異，攝影測量中的外部定向是確定影像在空間相對于物體的位置與方位，而計算機視覺則是物體相對于影像的位置與方位來描述問題;

　　(二)基本公式的差異，攝影測量中最為基本的是共線方程，而視覺測量中最為基本的公式是用齊次坐標(biāo)表示的投影方程;

　　(三)數(shù)學(xué)處理算法的不同，攝影測量淵源于測繪學(xué)科，基于非線性迭代的最小二乘法平差求解貫穿于數(shù)字近景攝影測量的全過程，而計算機視覺強調(diào)矩陣分解，總是設(shè)法將非線性問題轉(zhuǎn)換為線性問題，盡可能避兔求解非線性方程。

　　5.國內(nèi)外研究情況

　　目前，國內(nèi)數(shù)字近景工業(yè)攝影測量技術(shù)的還處于研究階段，還沒有成熟的產(chǎn)品應(yīng)用。西安交通大學(xué)的數(shù)字近景工業(yè)攝影測量系列產(chǎn)品，是國內(nèi)第一個達到實用化的產(chǎn)品。 國外的生產(chǎn)廠家和產(chǎn)品，如美國GSI公司的V-STARS系統(tǒng)、德國AICDN 3D公司的DPA-Pro系統(tǒng)等。