[发明专利]一种基于视觉测量的大气折光校正方法

说明书

本发明提供一种基于视觉测量的大气折光校正方法，包括获得变形监测合作标志及其参数、获得目标的原始位移量、获得大气折光引起的目标偏移量以及通过目标的原始位移量和大气折光引起的目标偏移量获得大气折光校正后目标的实际位移量；所述获得大气折光引起的目标偏移量具体包括获取像距、获取物距以及计算大气折光引起的目标偏移量等步骤。应用本发明的方法，通过模块化设计，便于获取所需参数值；本发明具体技术方案中仅需依赖于监测目标的成像特点，而无需额外的测量仪器(如全站仪、水准仪、气象仪等)和额外的人工操作，成本得到大大降低；本发明方法具备实时改正大气折光的能力，同时也不需要借助参照目标，具有操作简便性和实时性。

技术领域

本发明涉及监测技术领域，具体涉及一种基于视觉测量的大气折光校正方法。

背景技术

基于计算机视觉的变形监测技术是一种先利用相机获取目标影像，再通过计算机与相关图像处理算法，接着比较目标在影像序列上的变化，最后计算出目标真实位移的一种新兴变形监测技术。由于光线在空气中传播时会受到大气温度、气压、密度、湿度等客观条件的影响，传播路径会发生变化，在视觉变形监测中，大气折光误差主要是不同大气条件下光线发生弯曲程度不同而导致的误差。由于近地面气象条件复杂，目前还没有一个有效的误差改正模型。

现有技术中的方法有：

在三角测量中，主要通过精确测量基准点的高程，比较高程真值与测量值的偏差，计算大气竖直折光系数并加以改正。但这种方法具有以下缺陷：由于操作较为繁琐，一般只进行有限次测量；大气折光系数随时间的变化幅度较大，无法满足实时或准实时监测的需求；必须在测区布设已知高程的基准点，对于视觉测量来说，需要增加额外的测量设备(水准标尺、水准仪等)，还需要额外的人工成本。

在视觉测量中，通过在监测目标旁设置静止不动的参照目标，利用参照目标在影像序列中的变化，对监测目标的位移进行校正，该方法很好的利用了视觉测量的优势，能够做到实时校正，但在实际应用中却很难在相机视场范围内找到静止不动的参照目标，实用性不强。

测量气象参数的大气折光改正方法利用高精度气象仪测量测站与测点处的温度、湿度、大气压等参数，计算大气折光系数，对测量结果进行改正，该方法需要为测量系统配备高精度的气象仪，实用性较差，且存在气象代表性误差的影响。

综上所述，急需一种实用性更好且能够实时改正大气折光的新方法以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种实用性更好且能够实时改正大气折光的新方法，具体技术方案如下：

一种基于视觉测量的大气折光校正方法，包括以下内容：

获得变形监测合作标志及其参数；

获得目标的原始位移量；

获得大气折光引起的目标偏移量；

通过目标的原始位移量和大气折光引起的目标偏移量获得大气折光校正后目标的实际位移量；

获得大气折光引起的目标偏移量具体包括以下步骤：

步骤3.1、获取像距v，具体是：通过表达式4)获得像距v：

v＝f+i＝f(1+M) 4)；

步骤3.2、获取物距u，具体是：通过表达式5)获得物距u：

步骤3.3、先计算出折光偏角α，再通过表达式9)计算得到大气折光引起的目标偏移量D_atmos，D_atmos＝u tanα或D_atmos＝M v tanα 9)；

其中：f为焦距；i为像焦距；M为相机的放大倍率，且