[发明专利]一种激光扫平仪配合数码相机定点旋转倾斜测地方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种像片物方坐标解算的方法，特别是一种激光扫平仪配合数码相机定点旋转倾斜测地方法。

二、技术背景

摄影测量作为一种信息获取的技术手段，从19世纪开始，已经被广泛地应用在了各类建筑工程测量、城市区划设计、地质、采矿、冶金、航空航天技术、工业机械制造、化工、医学、古建筑与古文物摄影测量、考古乃至音乐器材、艺术作品研究等等社会经济发展和国民经济建设的各个部口、各个领域，为信息化时期多元多维信息的获取提供了新的途径。

同时，摄影测量尤其是地面摄影测量技术直接快速获取目标物的坐标一直是一个难题，也成为地面摄影测量解算的局限性所在。因此，如何方便快捷地解算出地面摄影测量目标物的坐标成为了地面摄影测量的关键问题所在。

三、发明内容

为了克服传统摄影测量的局限性，实现数码相机直接摄影测定目标物的坐标，本发明的目的是提供一种激光扫平仪配合数码相机定点旋转倾斜测地方法。

主要发明内容：

将已知焦距为f的定焦数码相机与激光扫平仪组合，保证两者的主光轴平行且高度h为固定已知，固定拍摄点对目标物进行不同方位角摄影得到多张单张像片。加入参数α旋转矩阵R进行坐标变换计算相邻像片的物方坐标，进而求得目标物任意位置的坐标。

本项发明与现有方法相比具有以下优点：

(1)借助激光扫平仪，直接确定竖直基线。

(2)提出的解算思路易懂，解算模型简单，解算过程易操作，不存在培训与学习难度。

(3)提出的激光扫平仪配合数码相机定点旋转倾斜测地方法为地面摄影测量提供了一种新的思路和解算途径。

四、具体实施方式：

在总结和创新已有技术和经验的基础上，利用新的思路和算法，对传统地面摄影测量进行了理论和实践上的改进和革新，提供了一种新的解算思路和模式，具体是：

(1)使用激光扫平仪组合普通定焦数码相机，固定拍摄点对目标物进行不同方位角摄影得到多张单张像片，其中拍摄固定点的坐标为(Xs,Ys,Zs)；

(2)利用已检校数码相机，镜头的焦距f为已知，相机镜头中心线和激光扫平仪的激光线相互平行且高度h为固定已知。像点的像平面坐标为u_i、v_i，所对应物点的物方坐标为Xi、Yi、Zi，像点坐标与物点坐标之间的数学模型①

(3)加入倾角α参数，变换数学模型①得到数学模型②

(4)利用数学模型②其中，α为相机拍摄时的倾角值，求得单张像片上物点的X坐标为数学模型④物点的Y坐标为数学模型⑤物点的Z坐标为数学模型⑥

(5)利用数学模型⑦其中，R为旋转矩阵，求得相邻像片物方坐标(X,Y,Z)；

(6)根据以上步骤，即解算出每张像片上任意像素点的物方坐标(X,Y,Z)。