CN109029404B - 一种手机摄影标定地面点的方法 - Google Patents

一种手机摄影标定地面点的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109029404B
CN109029404B CN201710440072.1A CN201710440072A CN109029404B CN 109029404 B CN109029404 B CN 109029404B CN 201710440072 A CN201710440072 A CN 201710440072A CN 109029404 B CN109029404 B CN 109029404B
Authority
CN
China
Prior art keywords
coordinates
point
coordinate system
image space
smart phone
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710440072.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109029404A (zh
Inventor
冯仲科
杨立岩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Forestry University
Original Assignee
Beijing Forestry University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Forestry University filed Critical Beijing Forestry University
Priority to CN201710440072.1A priority Critical patent/CN109029404B/zh
Publication of CN109029404A publication Critical patent/CN109029404A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109029404B publication Critical patent/CN109029404B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C15/00—Surveying instruments or accessories not provided for in groups G01C1/00 - G01C13/00
    • G01C15/02—Means for marking measuring points

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Studio Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种手机摄影标定(放样)地面点的技术方法。该发明在已知至少两个控制点物方坐标的情况下，以含有已知焦距摄像头功能的智能手机和3个已知长度且有刻度的标杆为工具，利用摄影测量和坐标转换等原理，完成已知物方坐标的待标定(放样)点在实地进行标定(放样)的工作。本发明方法不需要携带专业测量设备，能够经济高效的完成地面点的标定(放样)任务。

Description

一种手机摄影标定地面点的方法
一、技术领域
本发明涉及一种标定(放样)地面点的方法，特别是一种手机摄影标定(放样)地面点的方法。
二、技术背景
坐标标定是按照设计和施工要求，用一定的测量仪器和方法把设计的建筑物或构筑物等地物的平面位置和高程测设到实地的测量工作，坐标放样也成为坐标标定。目前，常用的测绘方法主要有罗盘，全站仪和RTK等标定方法。但是，由于目前常见的用于标定的仪器都比较笨重，且操作较为复杂，需要一定的专业知识才能够完成。然而在某些行业需要进行标定(放样)工作，且要求精度不高时，常见的标定仪器和标定方法无法经济高效的满足需求，使得测量工作不易进行。为了克服常见标定(放样)仪器的不易携带，测量方法需要专业技能等限制和不足，本发明提出了一种手机摄影标定(放样)地面点的技术方法，满足在没有专业测量设备的情况下，能够经济高效的标定(放样)地面点的工作。
三、发明内容
为了克服传统的地面坐标点标定(放样)工作中仪器价格高且笨重不易携带，仪器操作繁琐需要有一定专业技能等缺点，本发明提出了一种手机摄影标定(放样)地面点的技术方法。
主要发明内容：
已知两个控制点A和B的物方坐标依次为(xA,yA,HA)和(xB,yB,HB)，以含有摄像头功能的智能手机和3个长度为L且有刻度的标杆为工具，其中，手机摄影像头为定焦且焦距为f，利用摄影测量和坐标转换等原理将已知物方坐标的待标定(放样)点C(xC,yC,HC)在实地进行标定(放样)，具体步骤如下：
1)在两个已知控制点A和B处竖直放置两个长度为L的标杆，将含有摄像头功能的智能手机安置在能与A和B点通视的摄影点S处，将手机姿态调整至倾角为0°或摄影主光轴平行于底面，拍摄一张包含控制点A和B的像片，其中，A处和B处竖直放置标杆的底端和顶端像平面坐标可通过手机读取获得，依次为(uA,vA)、(u′A,v′A)、(uB,vB)和(u′B,v′B)；
2)设A、B和C点的像空间辅助坐标依次为(XA,YA,ZA)、(XB,YB,ZB)和(XC,YC,ZC)，利用数模①
Figure GDA0003261050490000011
其中i＝A，B，将A处和B处竖直放置标杆的底端和顶端像平面坐标带入即可解得A点和B点的像空间辅助坐标；
3)首先，利用数模②
Figure GDA0003261050490000012
和数模③Zc＝Hc-h解算得到像方坐标系与像空间辅助坐标系间在Z方向的偏移量h和待标定(放样)点C在像空间辅助坐标系下的Z轴坐标值Zc，其次，利用数模④
Figure GDA0003261050490000021
数模⑤
Figure GDA0003261050490000022
和数模⑥Δα＝α′AB-αAB解算AB在像方坐标系下的方位角α′AB和像空间辅助坐标系下的方位角αAB以及两个坐标系间的旋转角Δα，然后，利用数模⑦
Figure GDA0003261050490000023
其中i＝A，B，解算得到像方坐标系与像空间辅助坐标系间在X和Y方向的偏移量ΔX和ΔY，最后，利用数模⑧
Figure GDA0003261050490000024
解算待标定(放样)点C在像空间辅助坐标系下的X轴坐标值Xc和Y轴坐标值Yc；
4)利用数模⑨
Figure GDA0003261050490000025
解算待标定(放样)点C处竖直放置标杆的底端和顶端像平面坐标(uC,vC)和(uC,v′C)；
5)将智能手机在S处保持拍摄像片时的姿态并转换为拍摄模式，在手机屏幕上显示出待标定(放样)点C处竖直放置标杆的底端和顶端像平面坐标(uC,vC)和(uC,v′C)，将长度为L且有刻度的标杆根据手机屏幕的提示在实地进行放样，当标杆的底端和顶端与手机屏幕提示的对应两点重合时，标杆底端的位置即为待标定(放样)点C的位置。
本项发明与现有方法相比具有以下优点：
(1)利用常见而且价格低廉的手机结合摄影测量原理可以快速便捷的实现地面坐标点的快速标定(放样)，降低外业设备和劳动成本。
(2)本方法操作简单，不需要有专业技能，具有良好的应用和推广性。
四、具体实施方式：
一种手机摄影标定(放样)地面点的技术方法与现有方法不同，具体在于：
已知两个控制点A和B的物方坐标依次为(xA,yA,HA)和(xB,yB,HB)，以含有摄像头功能的智能手机和3个长度为L且有刻度的标杆为工具，其中，手机摄影像头为定焦且焦距为f，利用摄影测量和坐标转换等原理将已知物方坐标的待标定(放样)点C(xC,yC,HC)在实地进行标定(放样)，具体步骤如下：
1)在两个已知控制点A和B处竖直放置两个长度为L的标杆，将含有摄像头功能的智能手机安置在能与A和B点通视的摄影点S处，将手机姿态调整至倾角为0°或摄影主光轴平行于底面，拍摄一张包含控制点A和B的像片，其中，A处和B处竖直放置标杆的底端和顶端像平面坐标可通过手机读取获得，依次为(uA,vA)、(u′A,v′A)、(uB,vB)和(u′B,v′B)；
2)设A、B和C点的像空间辅助坐标依次为(XA,YA,ZA)、(XB,YB,ZB)和(XC,YC,ZC)，利用数模①
Figure GDA0003261050490000031
其中i＝A，B，将A处和B处竖直放置标杆的底端和顶端像平面坐标带入即可解得A点和B点的像空间辅助坐标；
3)首先，利用数模②
Figure GDA0003261050490000032
和数模③Zc＝Hc-h解算得到像方坐标系与像空间辅助坐标系间在Z方向的偏移量h和待标定(放样)点C在像空间辅助坐标系下的Z轴坐标值Zc，其次，利用数模④
Figure GDA0003261050490000033
数模⑤
Figure GDA0003261050490000034
和数模⑥Δα＝α′AB-αAB解算AB在像方坐标系下的方位角α′AB和像空间辅助坐标系下的方位角αAB以及两个坐标系间的旋转角Δα，然后，利用数模⑦
Figure GDA0003261050490000035
其中i＝A，B，解算得到像方坐标系与像空间辅助坐标系间在X和Y方向的偏移量ΔX和ΔY，最后，利用数模⑧
Figure GDA0003261050490000036
解算待标定(放样)点C在像空间辅助坐标系下的X轴坐标值Xc和Y轴坐标值Yc；
4)利用数模⑨
Figure GDA0003261050490000037
解算待标定(放样)点C处竖直放置标杆的底端和顶端像平面坐标(uC,vC)和(uC,v′C)；
5)将智能手机在S处保持拍摄像片时的姿态并转换为拍摄模式，在手机屏幕上显示出待标定(放样)点C处竖直放置标杆的底端和顶端像平面坐标(uC,vC)和(uC,v′C)，将长度为L且有刻度的标杆根据手机屏幕的提示在实地进行放样，当标杆的底端和顶端与手机屏幕提示的对应两点重合时，标杆底端的位置即为待标定(放样)点C的位置，即完成了一个点的标定。
6)重复以上方法可以对需要标定(放样)的其他地面点进行依次放样，直至完成需要测设的所有设计地面点。

Claims (1)

1.一种手机摄影标定地面点的方法，其特征是：已知两个控制点A和B的物方坐标依次为(xA,yA,HA)和(xB,yB,HB)，以含有摄像头功能的智能手机和3个长度为L且有刻度的标杆为工具，其中，手机摄影像头为定焦且焦距为f，利用摄影测量和坐标转换原理将已知物方坐标的待标定点C(xC,yC,HC)在实地进行标定，具体步骤如下：
1)在两个已知控制点A和B处竖直放置两个长度为L的标杆，将含有摄像头功能的智能手机安置在能与A和B点通视的摄影点S处，将手机姿态调整至倾角为0°或摄影主光轴平行于底面，拍摄一张包含控制点A和B的像片，其中，A处和B处竖直放置标杆的底端和顶端像平面坐标可通过手机读取获得，依次为(uA,vA)、(u′A,v′A)、(uB,vB)和(u′B,v′B)；
2)设A、B和C点的像空间辅助坐标依次为(XA,YA,ZA)、(XB,YB,ZB)和(XC,YC,ZC)，利用数模①
Figure FDA0003270348800000011
其中i＝A，B，将A处和B处竖直放置标杆的底端和顶端像平面坐标带入即可解得A点和B点的像空间辅助坐标；
3)首先，利用数模②
Figure FDA0003270348800000012
和数模③Zc＝Hc-h解算得到像方坐标系与像空间辅助坐标系间在Z方向的偏移量h和待标定点C在像空间辅助坐标系下的Z轴坐标值Zc，其次，利用数模④
Figure FDA0003270348800000013
数模⑤
Figure FDA0003270348800000014
和数模⑥Δα＝α′AB-αAB解算AB在像方坐标系下的方位角α′AB和像空间辅助坐标系下的方位角αAB以及两个坐标系间的旋转角Δα，然后，利用数模⑦
Figure FDA0003270348800000015
其中i＝A，B，解算得到像方坐标系与像空间辅助坐标系间在X和Y方向的偏移量ΔX和ΔY，最后，利用数模⑧
Figure FDA0003270348800000016
解算待标定点C在像空间辅助坐标系下的X轴坐标值Xc和Y轴坐标值Yc；
4)利用数模⑨
Figure FDA0003270348800000017
解算待标定点C处竖直放置标杆的底端和顶端像平面坐标(uC,vC)和(uC,v′C)；
5)将智能手机在S处保持拍摄像片时的姿态并转换为拍摄模式，在手机屏幕上显示出待标定点C处竖直放置标杆的底端和顶端像平面坐标(uC,vC)和(uC,v′C)，将长度为L且有刻度的标杆根据手机屏幕的提示在实地进行放样，当标杆的底端和顶端与手机屏幕提示的对应两点重合时，标杆底端的位置即为待标定点C的位置。
CN201710440072.1A 2017-06-12 2017-06-12 一种手机摄影标定地面点的方法 Active CN109029404B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710440072.1A CN109029404B (zh) 2017-06-12 2017-06-12 一种手机摄影标定地面点的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710440072.1A CN109029404B (zh) 2017-06-12 2017-06-12 一种手机摄影标定地面点的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109029404A CN109029404A (zh) 2018-12-18
CN109029404B true CN109029404B (zh) 2021-11-16

Family

ID=64630232

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710440072.1A Active CN109029404B (zh) 2017-06-12 2017-06-12 一种手机摄影标定地面点的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109029404B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111256666B (zh) * 2020-02-17 2022-04-22 广州市城市规划勘测设计研究院 一种带刻度的放样工具
CN113091607A (zh) * 2021-03-19 2021-07-09 华南农业大学 一种单台智能手机免标定的空间点坐标测量方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8897482B2 (en) * 2008-02-29 2014-11-25 Trimble Ab Stereo photogrammetry from a single station using a surveying instrument with an eccentric camera
JP5233606B2 (ja) * 2008-11-19 2013-07-10 富士通株式会社 絶対移動経路算出装置及び方法、並びにプログラム
CN105352484B (zh) * 2015-10-12 2017-03-01 北京林业大学 一种地面摄影单像解析计算的方法
CN106352855A (zh) * 2016-09-26 2017-01-25 北京建筑大学 一种摄影测量方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN109029404A (zh) 2018-12-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110057295B (zh) 一种免像控的单目视觉平面距离测量方法
CN105424058B (zh) 基于摄影测量技术的数码相机投影中心位置精确标定方法
CN101539397B (zh) 物体三维姿态的精密光学测量方法
CN103557841A (zh) 一种提高多相机合成影像摄影测量精度的方法
CN104240262A (zh) 一种用于摄影测量的相机外参数标定装置及标定方法
CN108648242B (zh) 基于激光测距仪辅助无公共视场的两相机标定方法及装置
CN110736447B (zh) 一种集成式图像采集设备竖直方向水平位置检校方法
CN108871373B (zh) 一种基于俯仰滚转台和非线性优化的星敏感器标定方法
CN109712201B (zh) 一种广域相机的定位能力标定装置及标定方法
CN113340277B (zh) 一种基于无人机倾斜摄影的高精度定位方法
CN106595700A (zh) 基于三点坐标测量的靶道空间基准标定方法
CN113538595B (zh) 利用激光测高数据辅助提升遥感立体影像几何精度的方法
CN109029404B (zh) 一种手机摄影标定地面点的方法
CN110455265A (zh) Rtk放样系统、方法及装置
CN110068313B (zh) 一种基于投影变换的数字天顶仪定向方法
CN104236529A (zh) 一种森林观测微型摄影超站仪及其计测方法
CN113607188A (zh) 基于经纬仪叉丝成像的多视场星敏感器的标定系统及方法
CN1124470C (zh) 方位的精确测定方法
CN110068312B (zh) 一种基于球面三角形的数字天顶仪定位方法
CN2599528Y (zh) 摄影全站仪
CN1139785C (zh) 方位的精确测定系统
CN114088019B (zh) 便携式轴线二维偏角的测量装置及其方法
CN111322997B (zh) Gps辅助的全站仪实现的水田作物位置信息采集方法及其应用
El-Ashmawy Using smart phones for deformations measurements of structures
CN114543746A (zh) 一种基于高精度北斗定位的光电转台姿态测量方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant