Page 185 - 数字化测绘技术与理论研究

第五章 近景摄影测量原理

果，再经过相对定向、三维重建和光束法平差，最后引入比例棒的比例因子，即
可计算出所有标志点精确的三维坐标。
（一）标志点中心坐标的精确定位
圆形标志点经透镜成像后为椭圆，如果椭圆在像平面占有几个或是十几个像

素时，可以近似认为椭圆中心即为标志点中心的像素位置。为实现对椭圆中心的
亚像素级精确定位，首先利用 Canny 边缘检测算子确定椭圆的像素级边缘点，再
采用基于灰度加权的质心法，确定标志点的精确中心位置。质心法是对图像中的
圆、椭圆和矩形等中心对称目标进行高精度定位的常用算法。所谓灰度加权质心

法，即以像素的灰度值为权，计算标志图像内所有像素坐标的加权平均值。
（二）基于本质矩阵分解的相对定向
相对定向是在立体像对所在的局部坐标系中，确定一张像片相对于另一张像
片的旋转矩阵 R 和平移矢量 t。传统的解析摄影测量将代表旋转矩阵的三个旋转

角初值设定为零，平移矢量中的首个参数设定为 1，后两个参数用小角度表达，
这在近似垂直摄影的条件下，通过方程迭代最终可收敛于正确解。但在近景工业
摄影中，多数情况是利用“手持”相机的多基线、大倾角摄影，传统方法会出现
不收敛的情况。针对大型复杂工件的三维接触测量中效率及自动化程度低，且易

受测量仪器的行程制约等问题，提出了基于近景工业摄影的三维视觉非接触测量
方法。该方法在精确提取标志点中心像素坐标的基础上，利用基于本质矩阵分解
的相对定向技术可以稳定获得像片的外方位元素，最后借助光束法平差算法精确
计算出每个标志点的三维空间坐标。基于大尺寸棋盘格的精度测试试验表明，该

方法的三维重建精度较高，鲁棒性好。针对小型卫星天线的工程测量试验则进一
步验证了该方法在实践中的可行性。同时，基于近景工业摄影的三维视觉测量主
要借助计算机技术实现图像等相关数据的处理，易于实现自动化，并可根据被测
对象的表面形貌灵活布置标志点，测量范围从几米到几十米甚至更大，几乎不受

测量对象几何尺寸的影响。

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