JP3490109B2 - 地図精度の検定方法、及び、検定装置 - Google Patents

地図精度の検定方法、及び、検定装置

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JP3490109B2 JP09879993A JP9879993A JP3490109B2 JP 3490109 B2 JP3490109 B2 JP 3490109B2 JP 09879993 A JP09879993 A JP 09879993A JP 9879993 A JP9879993 A JP 9879993A JP 3490109 B2 JP3490109 B2 JP 3490109B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータを用いた
地図精度の検定方法、及び、検定装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】一般に、同一対象地域の地図を異なる管
理者が独自に測量して保有することがある。例えば、道
路管理者と下水道管理者とが同一地域について、独自に
測量した地図を保有することがある。このような場合に
おいて、道路管理者が以前から保有していた地図が古
く、再測量して新たな地図の作成の必要を感じたとき、
下水道管理者が同一地域について最近新たに測量して作
成した地図を保有していれば、道路管理者は下水道管理
者からその地図を購入して使用するほうが、再測量を行
わずにすみ、便利である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら新たな地
図を購入して使用しようとすると、現在使用している地
図に対して新たに購入した地図の精度を検定する必要が
ある。
【0004】従来、このような検定は2つの地図を重ね
て、目盛り付き顕微鏡や虫眼鏡を用いて同一対象となる
道路境界等の変位を測定して検定してきたが、地図の精
度測定は人為差が大きく客観性に欠けるという問題があ
った。
【0005】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは人為差が少なく客観
性の高い地図精度の検定方法及び検定装置を提供するこ
とにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】図1は、本発明の原理説
明図である。図1において1はライトテーブル、3、5
はライトテーブル1上に重ねて貼られた2つの地図であ
る。ライトテーブル1は、すりガラスの下側から照明を
行うようにしたものである。7はコンピュータを示し、
A1はこのコンピュータ7の処理を示すフローチャート
である。
【0007】ステップS1、S2はオペレータが行う処
理であり、まずオペレータはライトテーブル1の上に2
枚の地図3、5を、その図郭が合うように重ねて貼り合
わせる。そして2つの地図3、5の図郭のずれを測定し
(ステップS1)、2つの地図3、5において対応する
線の間の変位(距離と角度)を測定する(ステップS
2)。
【0008】コンピュータ7は、ステップS2で測定さ
れた変位に対してステップS1で得られた図郭のずれを
用いて補正を行う(ステップS3)。次に変位の精度を
算出し(ステップS4)、この変位を用いてアフィン変
換を行い(ステップS5)、アフィン変換された変位の
精度を算出する(ステップS6)。そしてステップS4
とステップS6で得られた変位の精度を比較して地図精
度の検定を行う。
【0009】
【作用】本発明では、アフィン変換を行う前後の変位の
精度を比較することにより地図精度の検定を行う。検定
に係る処理は、殆どコンピュータ7が行うので人為的な
影響を受けにくく、検定結果の客観性を確保できる。
【0010】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳細
に説明する。図2は、本発明の1実施例に係る地図精度
の検定方法を示すフローチャートである。オペレータは
まず、ライトテーブル1に2つの地図3、5を重ね合わ
せて固定する(ステップ201)。図4はライトテーブ
ル1上に重ね合わせて貼り付けられた地図3、5を示す
ものである。オペレータは目盛り付き顕微鏡で図郭のず
れ量xO 、yO ……xR 、yR を測定し、物差しで座標
値XO 、YO 、…XR 、YR を測定し、表11に記入す
る(ステップ202)。ここで図郭のずれ量xO 、yO
……xR 、yR は図4に示すように、地図3、5の4隅
におけるx座標、y座標のずれである。
【0011】図5は図郭のずれ量を記入する表11を表
わす。図5においてx、yは図郭のずれ量を示し、X、
Yは図郭の座標値を示す。図6は図郭のずれ量、および
図郭の座標値が記入された表11を示す。
【0012】さらにオペレータは目盛り付き顕微鏡で2
つの地図上の対応する線間の変位li (エル)を測定し
て表13に記入し(ステップ203)、分度器を用いて
線の角度θi を測定し、物差しで位置座標Xi 、Yi
測定し、表13に記入する(ステップ204)。図4に
示す変位li は、一方の地図上の線から他方の地図上の
対応する線に下ろした垂線の長さであり、角度θi は、
この垂線がX軸となす角度である。座標Xi 、Yi は、
垂線の足の座標である。
【0013】ステップ203、ステップ204の処理を
繰り返し、多数の対象線に関する変位li 、角度θi
位置座標Xi 、Yi のデータを得て、測定が終了した場
合には(ステップ205)、測定したデータをコンピュ
ータ7に入力する(ステップ206)。
【0014】図7はステップ203、ステップ204で
用いられる表13を示す。Noは測定データの番号であ
り、これに続いて変位li 、角度θi 、位置座標Xi
iを記入する。図8は実際に測定されたli 、θi
i 、Yi の値が記入された表13である。
【0015】次に、コンピュータ7は、図郭の補正パラ
メータを算出する(ステップ207)。この補正パラメ
ータの算出は、当出願人が開示した方法(特開平1−3
20579号公報参照)を用いる。
【0016】次にステップ207で算出された図郭の補
正パラメータを用いてステップ203で得られた変位l
i を補正してli ´とする(ステップ208)。この補
正については、前述した特開平1−320579号公報
に記載されている。そして、補正された変位li ´の標
準偏差S´を求める(ステップ209)。
【0017】次にこの補正された変位li ´に対してア
フィン変換を行い、伸縮、回転、偏平、移動の影響パラ
メータA、B、C、D、E、Fを求める(ステップ21
0)。 図9はアフィン変換用パラメータの計算の説明
図である。図9に示すように li ″=li ´−xi cosθi −yi sinθi ……(1) とし、xi 、yi に対する次式のアフィン変換を考え
る。なお図9では分かりやすくするため、ベクトル
i ″、xi 、yi を平行移動して示してあるが実際に
はベクトルli ´とベクトルli ″とが重なっている。
【0018】xi =AX+BYi +C yi =DX+EYi +F という変換を考え、これを、 li ″=li ´−xi cosθi −yi sinθi に代入し、 li ″=li ´−cosθi (AX+BYi +C)−
sinθi (DX+EYi +F) を得る。このli ″の2乗和が最小となるための条件
は、
【0019】
【数1】
【0020】である。計算結果は未定数パラメータを
A、B、C、D、E、Fとした連立方程式となり、行列
で示すと次式の通りである。
【0021】 [Khj][A,B,C,D,E,F,l]=0 [Khj]はK11、K12、…K17、…K61、…K67という
ように42個の係数の行列になるが、たとえばこの中の
11からK17を示すと、つぎのようになる。
【0022】
【数2】
【0023】ここで、アフィン変換用パラメータの内、
AはX方向の伸縮率、(B+D)/2は偏平率、CはX
方向の移動量、EはY方向の伸縮率、(B−D)/2は
回転量、FはY方向の移動量に関するものである。
【0024】アフィン変換用パラメータが求められる
と、伸縮、回転、偏平、移動の影響を補正した変位
i ″を計算する(ステップ211)。補正された変位
i ″の標準偏差S″を求め(ステップ212)、 S´/S″≧α が成立するか否かを判定する(ステップ213)。
【0025】ステップ213の条件が成立する場合、2
つの地図3、5の誤差はS´であり、伸縮、回転、偏
平、移動の影響があるとする(ステップ214)。ステ
ップ213の条件が成立しない場合、2つの地図3、5
の誤差はS´であり、伸縮、回転、偏平、移動の影響は
顕著でないものとする(ステップ215)。
【0026】図10、図11は実際に処理されるデータ
を示したものである。図10は図郭に関するデータを記
載した表であり、図6の表と実質的に同一のものであ
る。図11は45個の線間におけるアフィン変換の処理
結果を示すものである。
【0027】なお、この場合、アフィン変換用パラメー
タ(影響パラメータ)A、B、C、D、E、Fはそれぞ
れ0.707 、-0.557、-0.071、-0.711、-0.001、0.392 で
あり、変換前の変位li ´の標準偏差S´は0.363 であ
り、変換後の変位li ″の標準偏差S″は0.299 であっ
た。
【0028】このように、本実施例では、コンピュータ
7を用いて、地図の検定を行うので、検定結果は、人為
差が小さく客観性の高いものとなる。 [第2実施例]次に第2実施例について説明する。この
第2実施例では、ステップ210、211の代わりに、
偏平、回転に関する影響係数および回転中心を同時に求
める変換を行うものである。
【0029】すなわち、変換式を xi ={(A/2)+B}Yi +C ……(2) yi ={(A/2)−B}Xi +D ……(3) とする。ここでAは偏平に関する影響係数、Bは回転に
関する影響係数である。
【0030】式(2)、式(3)を式(1)に代入する
と、 li ″=li ´−cosθi [{(A/2)+B}Yi +C] −sinθi [{(A/2)−B}Xi +D] ……(4) ここで、 (A/2)+B=E ……(5) (A/2)−B=F ……(6) と置くと、 li ″=li ´−cosθi (EYi +C)−sinθ
i (FXi +D)…(7)となる。 このli ″の2乗和が最小となるための条件は、
【0031】
【数3】
【0032】である。式(8)、(9)、(10)、
(11)を整理すると、
【0033】
【数4】
【0034】となる。式(12)〜(15)に示すよう
に、未定数パラメータをC、D、E、Fとした連立方程
式を解き、C、D、E、Fを求める。
【0035】次に、 A=E+F ……(16) B=E−A/2=E−(E+F)/2=(E−F)/2 ……(17) であるので、A、Bが求められる。
【0036】次に、回転偏平中心を求める。回転偏平中
心の座標を(Xo ,Yo )とすると 、 −{(A/2)+B}Yo +C=0 ……(18 ) −{(A/2)−B}Xo +D=0 ……(19 )であればよいので、 Yo =C/{(A/2)+B}=2C/(A+2B) ……(20) Xo =D/{(A/2)−B}=2D/(A−2B) ……(21) として、回転偏平中心が求められる。このようにして、
偏平、回転に関する影響係数および回転中心が求められ
る。
【0037】その後、式(4)からli ″を求め、ステ
ップ212に移行する。 [第3実施例]次に第3実施例について説明する。この
第3実施例では、ステップ210、211の代わりに偏
平、X方向の移動、Y方向の移動の影響係数を同時に求
める変換を行うものである。
【0038】かかる場合、影響係数を求めるには以下の
ようにして行う。
【0039】 xi =(A/2)Yi +C ……(26) yi =(A/2)Xi +D ……(27) とする。
【0040】式(26)、式(27)を式(1)に代入
すると、 li ″=li ´−cosθi [(A/2)Yi +C] −sinθi [(A/2)Xi +D] ……(28) このli ″の2乗和が最小となるための条件は、
【0041】
【数5】
【0042】すなわち、
【0043】
【数6】
【0044】である。計算結果は未定数パラメータを
A、C、Dとした次のような連立方程式となる。
【0045】
【数7】
【0046】この連立方程式を解き、A、C、Dを求め
る。 [第4実施例]次に第4実施例について説明する。この
第4実施例では、ステップ210、211の代わりに回
転の影響係数および回転中心を同時に求める変換を行う
ものである。
【0047】かかる場合、影響係数を求めるには以下の
ようにして行う。
【0048】 xi =BYi +C ……(36) yi =−BXi +D ……(37) とする。式(36)、式(37)を式(1)に代入する
と、 li ″=li ´−cosθi [BYi +C] −sinθi [−BXi +D] ……(38) このli ″の2乗和が最小となるための条件は、
【0049】
【数8】
【0050】すなわち、
【0051】
【数9】
【0052】である。計算結果は未定数パラメータを
B、C、Dとした次のような連立方程式となる。
【0053】
【数10】
【0054】この連立方程式を解き、B、C、Dを求め
る。 [第5実施例]次に第5実施例について説明する。この
第5実施例では、ステップ210、211の代わりにX
方向の移動、Y方向の移動の影響係数を求める変換を行
うものである。
【0055】かかる場合、影響係数を求めるには以下の
ようにして行う。
【0056】 xi =C ……(46) yi =D ……(47) とする。式(46)、式(47)を式(1)に代入する
と、 li ″=li ´−C・cosθi −D・sinθi ……(45 ) このli ″の2乗和が最小となるための条件は、
【0057】
【数11】
【0058】すなわち、
【0059】
【数12】
【0060】である。計算結果は未定数パラメータを
C、Dとした次のような連立方程式となる。
【0061】
【数13】
【0062】この連立方程式を解き、C、Dを求める。 [第6実施例]次に第6実施例について説明する。この
第6実施例では、ステップ210、211の代わりにX
方向の伸縮、Y方向の伸縮、X方向の移動、Y方向の移
動、の影響係数を同時に求める変換を行うものである。
【0063】かかる場合、影響係数を求めるには以下の
ようにして行う。
【0064】 xi =AXi +C ……(54) yi =BYi +D ……(55) とする。式(54)、式(55)を式(1)に代入する
と、 li ″=li ´−cosθi [AXi +C] −sinθi [BYi +D] ……(56) このli ″の2乗和が最小となるための条件は、
【0065】
【数14】
【0066】すなわち、
【0067】
【数15】
【0068】である。計算結果は未定数パラメータを
A、B、C、Dとした次のような連立方程式となる。
【0069】
【数16】
【0070】この連立方程式を解き、A、B、C、Dを
求める。 [第7実施例]図面に偏平および伸縮の影響がない場
合、第1実施例のステップ207、208の処理は、回
転と変位の影響だけを考慮すればよいので、次のように
アフィン変換を用いて補正を行うことができる。すなわ
ち、 xi ´=xi −BYi −C yi ´=yi +BX−F という変換を考える。
【0071】ここで、xi 、yi は、目盛り付き顕微鏡
で測定された地図3、5の4隅における図郭のずれ量x
O 、yO ……xR 、yR 、であり、X、Yi は、物差
しで測定された座標値XO 、YO 、…XR 、YR であ
る。
【0072】そして、 εi ´=(xi ´2 +yi ´2 1/2 を最小にするように、パラメータB、C、Fを定める。
【0073】εi ´2 が最小になるための条件は、
【0074】
【数17】
【0075】である。これを整理すると、
【0076】
【数18】
【0077】となり、この方程式を解いて、パラメータ
B、C、Fを定め、補正後の変位xi´、yi ´を定め
る。そして、 li ´=(xi ´2 +yi ´2 1/2 により、li ´を求めステップ209に移行する。
【0078】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明によ
れば、人為差が小さく客観性の高い地図精度の検定方
法、及び検定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の原理説明図
【図2】 本発明の1実施例に係る地図精度の検定方法
の処理を示すフローチャート
【図3】 本発明の1実施例に係る地図精度の検定方法
の処理を示すフローチャート
【図4】 ライトテーブル1上に重ねて貼り付けられた
地図3、5を示す図
【図5】 図郭のデータを書き込む表11を示す図
【図6】 実際にデータの書き込まれた表11を示す図
【図7】 2つの地図の線間の変位等を書き込む表13
を示す図
【図8】 実際にデータの書き込まれた表13を示す図
【図9】 アフィン変換用パラメータの計算の説明図
【図10】 図郭のデータを示す図
【図11】 コンピュータ7の処理結果を示す図
【符号の説明】
1………ライトテーブル 3………地図 5………地図 7………コンピュータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06T 11/60 G06T 1/00 - 7/00 JICSTファイル(JOIS)

Claims (16)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コンピュータを用いて地図精度の検定を
    行う検定方法であって、 (a)対象地域を同じくする2つの地図上の対応する2
    つの線の間の複数組の変位を、前記2つの地図を重ね合
    わせて測定された前記2つの地図の図郭のずれを用いて
    補正する工程と、 (b)工程(a)で補正された変位の第1の標準偏差
    S’を算出する工程と、 (c)工程(a)で補正された変位に対してアフィン変
    換を用いてアフィン変換用パラメータを算出する工程
    と、 (d)アフィン変換された後の変位の第2の標準偏差
    S”を算出する工程と、 (e)S’/S”≧αの成否を指標として地図精度の検
    定を行う工程と、 を具備する地図精度の検定方法。
  2. 【請求項2】 前記工程(a)は、アフィン変換を用い
    て図郭のずれを補正するものである請求項1記載の地図
    精度の検定方法。
  3. 【請求項3】 前記工程(c)は、前記第1の地図に対
    する前記第2の地図の偏平、回転、X方向の伸縮、Y方
    向の伸縮、X方向の移動、Y方向の移動の影響係数に関
    するアフィン変換用パラメータを算出する請求項1また
    は2のいずれかに記載された地図精度の検定方法。
  4. 【請求項4】 前記工程(c)は、回転と偏平の影響係
    数および回転中心に関するアフィン変換用パラメータを
    同時に求めることを特徴とする請求項1または2のいず
    れかに記載された地図精度の検定方法。
  5. 【請求項5】 前記工程(c)は、偏平、X方向の移
    動、Y方向の移動の影響係数に関するアフィン変換用パ
    ラメータを同時に求めることを特徴とする請求項1また
    は2のいずれかに記載された地図精度の検定方法。
  6. 【請求項6】 前記工程(c)は、回転の影響係数およ
    び回転中心に関するアフィン変換用パラメータを同時に
    求めることを特徴とする請求項1または2のいずれかに
    記載された地図精度の検定方法。
  7. 【請求項7】 前記工程(c)は、X方向の移動、Y方
    向の移動の影響係数に関するアフィン変換用パラメータ
    を同時に求めることを特徴とする請求項1または2のい
    ずれかに記載された地図精度の検定方法。
  8. 【請求項8】 前記工程(c)は、X方向の伸縮、Y方
    向の伸縮、X方向の移動、Y方向の移動の影響係数に関
    するアフィン変換用パラメータを同時に求めることを特
    徴とする請求項1または2のいずれかに記載された地図
    精度の検定方法。
  9. 【請求項9】 コンピュータを用いて地図精度の検定を
    行う検定装置であって、 (a)対象地域を同じくする2つの地図上の対応する2
    つの線の間の複数組の変位を、前記2つの地図を重ね合
    わせて測定された前記2つの地図の図郭のずれを用いて
    補正する手段と、 (b)手段(a)で補正された変位の第1の標準偏差S
    ´を算出する手段と、 (c)手段(a)で補正された変位に対してアフィン変
    換を用いてアフィン変換用パラメータを算出する手段
    と、 (d)アフィン変換された後の変位の第2の標準偏差
    S”を算出する手段と、 (e)S’/S”≧αの成否を指標として地図精度の検
    定を行う手段と、 を具備する地図精度の検定装置。
  10. 【請求項10】 前記手段(a)は、アフィン変換を用
    いて図郭のずれを補正するものである請求項9記載の地
    図精度の検定装置。
  11. 【請求項11】 前記手段(c)は、前記第1の地図に
    対する前記第2の地図の偏平、回転、X方向の伸縮、Y
    方向の伸縮、X方向の移動、Y方向の移動の影響係数に
    関するアフィン変換用パラメータを算出する請求項9ま
    たは10のいずれかに記載された地図精度の検定装置。
  12. 【請求項12】 前記手段(c)は、回転と偏平の影響
    係数および回転中心に関するアフィン変換用パラメータ
    を同時に求めることを特徴とする請求項9または10の
    いずれかに記載された地図精度の検定装置。
  13. 【請求項13】 前記手段(c)は、偏平、X方向の移
    動、Y方向の移動の影響係数に関するアフィン変換用パ
    ラメータを同時に求めることを特徴とする請求項9また
    は10のいずれかに記載された地図精度の検定装置。
  14. 【請求項14】 前記手段(c)は、回転の影響係数お
    よび回転中心に関するアフィン変換用パラメータを同時
    に求めることを特徴とする請求項9または10のいずれ
    かに記載された地図精度の検定装置。
  15. 【請求項15】 前記手段(c)は、X方向の移動、Y
    方向の移動の影響係数に関するアフィン変換用パラメー
    タを同時に求めることを特徴とする請求項9または10
    のいずれかに記載された地図精度の検定装置。
  16. 【請求項16】 前記手段(c)は、X方向の伸縮、Y
    方向の伸縮、X方向の移動、Y方向の移動の影響係数に
    関するアフィン変換用パラメータを同時に求めることを
    特徴とする請求項9または10のいずれかに記載された
    地図精度の検定装置。
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