Page 144 - 现代测绘技术在水利工程中的应用

第五章 近景摄影测量原理

第三节 数字近景摄影测量技术及其应用

一、数字近景工业摄影测量关键技术

（一）现代化数字图像的直接获取与处理

分析传统的图像获取，即电子管摄像机，根据功能划分，主要包括量测像机、半
量测像机、非量测像机，对于量测像机，其主要目的是精密测量物体的位置、尺寸、

运动轨迹，其具有机械结构稳定、镜头光学畸变小、长焦距和相片尺寸大的特点，但
是，随着现代工业的发展，固体式数字摄像机已不断涌现在市场中，即数字像机，数
字像机在各个领域中得到广泛应用，尤其是广播电视，其主要有 CCD 图像传感器、
摄影镜头及相关电子电路等附件构成，根据性能的不同，数字像机分为标准视频摄像

机和数码相机，其主要通过定向反光标志和标志中心的亚像素精确定位的亚像素边缘
检测、子像素精度中心定位来实现物体测量，对于定向反光标志中的 RRT 标志的“准
二值摄影”，可以采用梯度幅值法来提高图像测量的精度，亚像素精度边缘定位后，

采用椭圆最小二乘拟合的方法来获取反光标志中心，最后确定像素的精度。
（二）数字像机的试验场法标定技术、自标定技术
试验场法标定是指对已控制点摄影的单片相机空间后交会进行求解，其具有
计算简单、摄影几何图形要求低、内外参数相关性影响小的特点，如某实验采用了

28mm/2.8D、视场角为 60°×46°的尼康 D2H 数码相机，在拍摄过程中，由于相机
焦距是固定的，并且设置的摄影距离为 3.2m，分别在不同摄影位置对事物进行顺时针
拍摄和逆时针拍摄，为了验证不同参数对标定结果的影响，分别选择不同的畸变参数，

并对其进行标定，通过统计点坐标差值的大小，验证标定结果的好坏。对于数码相机
的自标定技术，也称为光速法自标定，其主要通过一般误差方程式、复共线性与过渡
参数化的克服来进行标定，对于复共线性与过度参数化的克服，其主要通过改善平差
计算的几何条件和内部参数处理为加权观测值来计算自标定结果，而平差计算的几何

条件可以通过增加控制点的数量、增加像片的数量或摄站数量、增加每片上的像点数
量、采用较好的交会图形进行摄影和适当位置将像机选装 90°进行拍摄，对于内部参

数处理为加权观测值，以拍摄的 10 张相片为例，在试验中测量内部参数不同的自标
定结果，分析各像机内部参数的像点残差的均方根，可以知道，与内部参数相同的所
有像点残差相比，各像片内部参数不同的自标定法的像点残差几乎缩小了 1 倍。
（三）摄影自动化测量技术

由于传统的近景摄影设备主要是基于胶片式像片，传统的近景摄影测量具有焦距
长的特点，随着现代化工业的发展，传统的近景摄影设备已不能满足人们的需求，而

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