CN101629822B - 振动环境中的多相机动态摄影测量方法 - Google Patents

振动环境中的多相机动态摄影测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种振动环境中的多相机动态摄影测量方法，通过在被测物或其附近的刚体区域粘印编码标记点，并在每个测量点安装刚性连接的2个位相机(一个为水平安装，另一个为垂直安装)，得到测量点2个相机的外方位元素，进而用光束法平差计算方法准确解得振动环境中被测物体上粘印的标记点三维坐标。本发明通过改进测量方法，用光束法平差计算方法准确解得振动环境中被测物体上粘印的标记点三维坐标，而非采用补偿算法实现三维坐标估算。解决了振动环境中物体位置或形状及其运动的三维测量难题，如风洞试验中模型变形的准确测量。

Description

振动环境中的多相机动态摄影测量方法
技术领域
本发明涉及测量方法技术领域，具体的说是一种振动环境中的多相机动态摄影测量方法。
背景技术
传统的接触式测量如三坐标测量机，其测量精度高(可达1微米左右)，但难以在振动环境中使用，需要专门的测量室和专用测量台，测量范围有限，测量效率低。
数字近景摄影测量继承了传统摄影测量的严密理论与方法，具有相当高的精度与可靠性，且硬件设施简单(除了数字摄像机外无需任何精密仪器)、测量方法灵活，便于现场非接触测量，广泛应用于逆向工程、板金成形分析、机械制造、物体碰撞特性、建筑等领域的检测中。
静态的数字工业摄影测量技术已经成熟，它通过在不同的位置和方向获取同一物体的2幅以上的数字图像，经计算机图像匹配等处理及相关数学计算后得到待测点精确的三维坐标。其测量原理和经纬仪测量系统一样，均是三角形交会法。一般分为单相机的脱机测量系统、多台相机的联机测量系统。
振动环境中测量物体位置或形状的运动，理想的测量方式是采用多台相机的联机测量系统，但是振动环境中多相机间的位置关系不能保持固定，因此静态环境的多相机联机测量的外方位参数计算方法，在振动环境中将因相机相互间距离变动而产生误差。例如，目前风洞模型变形测量中，就因安装相机的风洞洞体振动而多采用单相机方式但却仅能精确测量二维坐标。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种振动环境中的多相机动态摄影测量方法，以便在振动环境中，准确计算振动环境中的多相机联机测量的外方位参数，进而利用光束法平差计算方法解得振动环境中被测物体位置或形状的运动。
本发明的技术方案是：
一种振动环境中的多相机动态摄影测量方法，包括以下步骤：
a.首先在被测物体上或其附近找出测量过程中不发生变形的部位，即视为刚体的区域，在视为刚体的区域粘印编码标记点，编码标记点的数量大于等于4个，并且所印的编码标记点不同在一个平面内；
b.在无振动环境中，利用静态的数字工业摄影测量技术，测得视为刚体的区域上粘印编码标记点的三维坐标；
c.在无振动环境中，利用静态的数字工业摄影测量技术，标定多相机的内方位元素；
d.在振动环境中，在每个测量点安装2个刚性连接的相机，相机安装方式一个为水平安装，另一个为垂直安装；基于视为刚体的区域上粘印编码标记点的三维坐标及其坐标系，利用直接线性变换(DLT)解法得到该测量点2个相机的外方位元素；
e.利用d所述方法解得其余测量点的相机的外方位元素；
f.由于c已解得所有相机的内方位元素，在d与e中解得各时刻所有相机的外方位元素，故利用光束法平差计算方法可解得振动环境中被测物体上粘印的标记点三维坐标，进而得知振动环境中被测物体位置或形状的运动。
本发明的有益效果：本发明通过对测量方法的改进，进而用光束法平差计算方法准确解得振动环境中被测物体上粘印的标记点三维坐标，而非采用补偿算法实现三维坐标估算。解决了振动环境中物体位置或形状及其运动的三维测量难题，如风洞试验中模型变形的准确测量。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明振动环境中的多相机动态摄影测量方法具体实施例的示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明振动环境中的多相机动态摄影测量方法的具体实施例，包含以下步骤：
a.首先在被测物体上或其附近找出测量过程中不发生变形的部位，即视为刚体的区域，在视为刚体的区域粘印编码标记点，编码标记点的数量大于等于4个，并且所印的编码标记点不同在一个平面内；
b.在无振动环境中，利用静态的数字工业摄影测量技术，测得视为刚体的区域上粘印编码标记点的三维坐标；
c.在无振动环境中，利用静态的数字工业摄影测量技术，标定多相机的内方位元素；
d.在振动环境中，在每个测量点安装2个刚性连接的相机，相机安装方式一个为水平安装，另一个为垂直安装；基于视为刚体的区域上粘印编码标记点的三维坐标及其坐标系，利用直接线性变换(DLT)解法得到该测量点2个相机的外方位元素；
e.利用d所述方法解得其余测量点的相机的外方位元素；
f.由于c已解得所有相机的内方位元素，在d与e中解得各时刻所有相机的外方位元素，故利用光束法平差计算方法可解得振动环境中被测物体上粘印的标记点三维坐标，进而得知振动环境中被测物体位置或形状的运动。
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (1)

1.一种振动环境中的多相机动态摄影测量方法，包括以下步骤：
a.  首先在被测物体上或其附近找出测量过程中不发生变形的部位，即视为刚体的区域，在视为刚体的区域粘印编码标记点，编码标记点的数量大于等于4个，并且所印的编码标记点不同在一个平面内；
b.  在无振动环境中，利用静态的数字工业摄影测量技术，测得视为刚体的区域上粘印编码标记点的三维坐标；
c.  在无振动环境中，利用静态的数字工业摄影测量技术，标定多相机的内方位元素；
d.  在振动环境中，在每个测量点安装2个刚性连接的相机，相机安装方式一个为水平安装，另一个为垂直安装；基于视为刚体的区域上粘印编码标记点的三维坐标及其坐标系，利用直接线性变换解法得到该测量点2个相机的外方位元素；
e.  利用d步骤解得其余测量点的相机的外方位元素；
f.  由于c已解得所有相机的内方位元素，在d与e中解得各时刻所有相机的外方位元素，故利用光束法平差计算方法可解得振动环境中被测物体上粘印的标记点三维坐标，进而得知振动环境中被测物体位置或形状的运动。
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