[发明专利]一种相机扫描成像的摄影测量方法

说明书

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。

技术领域

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。

背景技术

在大型飞机、载人航天和大型雷达等国家重要工程快速推进的时代背景下，空间三维测量技术的重要性和迫切性日渐突出，对目标位置测量提出了更高的要求。测量系统应具有较大的覆盖范围以适应不同的应用场景，同时又能保证足够的高的测量精度和测量效率。在大型装备制造装配过程中，由于工件整体的几何尺寸较大、移动困难、测量环境和测量效率等因素导致大尺寸测量明显区别于常规尺寸测量，成为精密测量技术的研究热点与难点。

近年来，因为需求的强力推动，加之传感器、计算机、控制等相关技术条件的逐步成熟，大尺寸测量在原理研究和工程应用上取得了一定进展，但现有的测量方法仍存在许多问题：经纬仪属于光学非接触式测量，测量范围较大，精度比较高，其不足之处是一般采用手动照准目标，逐点测量，速度慢，自动化程度不高；全站仪、室内GPS、激光跟踪测量的范围大，精度高，均属于接触式测量，需要对探针或标志物的尺寸进行补偿，无法测量柔性材料，接触式测量意味着逐点测量，限制了工作效率。从测量过程来看，仅有基于计算机视觉的测量方法可以实现非逐点测量，特别是对大尺寸被测物体，由于总测量点数巨大，视觉测量技术的优势就变得十分明显。

现有的基于计算机视觉的测量方法普遍存在视场角小的问题，若利用多次采集不同角度的图像并拼接的方法，测量过程复杂，拼接会引入更多图像处理误差；传统面阵相机的分辨率有限，而且分辨率越大相机的帧频越低，利用面阵相机进行测量，又存在测量精度与测量效率的匹配取舍问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有测量方法中的视场角小、测量速率低、无法实现多点测量等问题，提供了一种相机扫描成像的摄影测量方法，技术方案如下：

一种相机扫描成像的摄影测量方法，摄影测量采用由相机、测量主机、靶标、图像处理模块构成的测量平台，其特征是，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：

(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、线阵相机主点在图像坐标系中坐标(u,v)、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O_cO，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，