[发明专利]基于多活动控制系统的交通事故现场摄影测量处理方法

权利要求书

1.一种基于多活动控制系统的交通事故现场摄影测量处理方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1：设计活动控制系统

步骤11：所述活动控制系统上下分别为半圆结构，上下半圆之间加设三个半圆；在每个半圆上设置5个测量标志；

步骤12：用几何测量的方法，测量活动控制系统上测量标志的三维坐标(X、Y、Z)，每个活动控制系统具有独立的坐标系统；

步骤2：拍摄像片

在交通事故现场附近安置m个活动控制系统，并将活动控制系统上25个测量标志朝向拍摄方向，从不同方向拍摄测量目标和活动控制系统的像片，其中m为大于1的自然数；

步骤3：相机标定和计算像片的方位元素

步骤31：每个活动控制系统单独进行如下计算：

①获取第i个活动控制系统上六个以上测量标志的像片坐标(x，y)；

②利用三维直接线性变换公式(1)计算三维直接线性变换参数和像片畸变系数k₁；

x+Δx+l1X+l2Y+l3Z+l4l9X+l10Y+l11Z+1=0y+Δy+l5X+l6Y+l7Z+l8l9X+l10Y+l11Z+1=0---(1)]]>

其中：为畸变，r=(x-x0)2+(y-y0)2,]]>

l₁、l₂、l₃、l₄、l₅、l₆、l₇、l₈、l₉、l₁₀、l₁₁为三维直接线性变换参数；

③根据三维直接线性变换参数计算像片的内方位元素：

先计算过渡参数γ32=1l92+l102+l112]]>

然后计算内方位元素(x₀，y₀)：

x0=-(l1l9+l2l10+l3l11)/(l92+l102+l112)]]>

y0=-(l5l9+l6l10+l7l11)/(l92+l102+l112)---(2)]]>

再计算像片x轴和y轴比例尺不一致参数ds和x轴和y轴不垂直参数dβ：

ds=r32(l12+l22+l32)-x02r32(l52+l62+l72)-y02-1---(3)]]>

dβ=arcsin{(l1l5+l2l6+l3l7)(l92+l102+l112)-x0y0[r32(l12+l22+l32)-x02][r32(l52+l62+l72)-y02]}---.(4)]]>

进一步计算摄影时的相机物镜焦距f_x：

fx=cosdβ=l12+l22+l32l92+l102+l112-x02---(5)]]>

④同样，根据三维直接线性变换参数计算像片的外方位元素：

X_S、Y_S、Z_S分别表示摄影点在摄影测量坐标中的三维坐标；

ω、κ是摄影瞬间的摄影姿态参数，其中ω、κ分别表示摄影的侧滚角、俯仰角和旋转角；

利用直接线性变换参数与X_S、Y_S、Z_S之间的方程计算X_S、Y_S、Z_S：

l1Xs+l2Ys+l3Zs=-l4l5Xs+l6Ys+l7Zs=-l8l9Xs+l10Ys+l11Zs=-1---(6)]]>

计算摄影姿态参数时，先计算过渡参数：a₃ b₃ c₃ b₂ b₁；

a3=l9γ3b3=l10γ3c3=l11γ3b2=(l6γ3+b3y0)(1+dscosdβ)fxb1=(l2γ3-b2fxtandβ+b3x0)fx]]>

然后利用这5个过渡参数计算ω、κ：

⑤这样，m个活动控制系统就得到m组包含12个参数的参数：

(X_S、Y_S、Z_S、ω、κ、f_x、x₀、y₀、ds、dβ、k₁)；

步骤32：对于同一张像片，对m个活动控制系统分别进行计算；对m个活动控制系统再进行一次整体平差，得到相同的内方位元素和畸变(f_x x₀ y₀ ds dβ k₁)；整体平差中加入内方位元素和畸变互相相等的条件，条件式为：

fxi=fxjx0i=x0jy0i=y0jdsi=dsidβi=dβjk1i=k1j---(8)]]>

式中：i(i＝12....m)，j(j＝12....m)分别代表不同的活动控制系统对应的序号；

步骤4：计算测量目标的三维坐标

步骤41：选择立体像对：从所拍摄的像片中选择不同角度拍摄的两张照片，确保这两张照片中包含相同的活动控制系统，这两张照片组成立体像对；

步骤42：获取所需要三维测量的点分别在这两张像片上的图像坐标(x₁，y₁)和(x₂，y₂)；

步骤43：根据两张像片上所包含的相同活动控制系统，选择该活动控制系统所对应的直接线性变换参数和物镜畸变参数；

步骤44：利用严密前方交会公式计算所求点的三维坐标：

a)对(x₁，y₁)和(x₂，y₂)进行畸变改正：

x+Δx=x+k1(x-x0)r2y+Δy=y+k1(y-y0)r2]]>

b)组成误差方程式：

vx=-1A[(l1+l9x)X+(l2+l10x)Y+(l3+l11x)Z+(l4+x)]vy=-1A[(l5+l9y)X+(l6+l10y)Y+(l7+l11y)Z+(l8+y)]---(9)]]>

其中：A＝l₉X+l₁₀Y+l₁₁Z+1为过渡参数；

c)利用最小二乘法，根据公式(9)计算所求点的三维坐标(X Y Z)。