單相機(jī)測量系統(tǒng)的精度分析及應(yīng)用.pdf

1、單相機(jī)近景攝影測量是攝影測量學(xué)的一個(gè)分支。它是通過單臺數(shù)碼相機(jī)對含有標(biāo)志點(diǎn)的物體進(jìn)行多方位的拍攝，得到這些點(diǎn)的多張像片，通過數(shù)字圖像處理算法和攝影測量學(xué)算法計(jì)算出標(biāo)志點(diǎn)的三維坐標(biāo)，達(dá)到測量目的。在傳統(tǒng)的土木工程實(shí)驗(yàn)的測量中，位移計(jì)等測量設(shè)備常常會受到測點(diǎn)數(shù)目、測量方向以及安裝條件等限制，而單相機(jī)近景攝影測量系統(tǒng)可以同時(shí)測量大量的測點(diǎn)，且具有非接觸、測量靈活、測量成本低等優(yōu)點(diǎn)。本文對CMM_2015單相機(jī)攝影測量系統(tǒng)展開研究，從圓心識別、

2、相機(jī)選擇、基準(zhǔn)尺精度等方面對其測量精度進(jìn)行了評估，最后將其用于土木工程結(jié)構(gòu)的測量中，可以滿足土木工程實(shí)驗(yàn)的位移測量要求。論文的研究內(nèi)容和研究成果主要包括以下幾個(gè)方面:
　　首先本文針對CMM_2015單相機(jī)近景攝影測量系統(tǒng)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)對圓心定位精度進(jìn)行研究。對比高斯曲線擬合法和灰度平方矩法的圓心定位精度，發(fā)現(xiàn)高斯曲線擬合法比灰度平方矩法受噪聲影響更小，定位的精度更高，最高可以達(dá)到0.02pixel，而灰度平方矩法只有0.1pixel

3、。同時(shí)研究了拍攝角度對圓心定位精度的影響，發(fā)現(xiàn)在小角度拍攝的情況下，圓心定位的精度基本不受影響。
　　然后從不同參數(shù)考慮，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)研究位移測量精度的影響，先是對比IDS工業(yè)相機(jī)和Nikon單反相機(jī)，發(fā)現(xiàn)在相機(jī)分辨率的利用率相同的情況下，用IDS相機(jī)測量位移的精度可以達(dá)到0.03mm，相對精度達(dá)到0.017％，而Nikon單反相機(jī)的位移測量精度僅有0.06mm，相對精度只有0.034％。接著設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)研究基準(zhǔn)尺對位移測量精度的影響，使

4、用精度為0.003mm的位移臺作為基準(zhǔn)尺，在測量長度為0.5米的情況下，CMM_2015測量系統(tǒng)的位移測量精度可以達(dá)到20～30μm，相對精度達(dá)到0.04mm/m。最后使用該方法校正了碳纖維管基準(zhǔn)尺，計(jì)算出碳纖維管基準(zhǔn)尺的精確長度。
　　最后采用CMM_2015單相機(jī)近景攝影測量系統(tǒng)對土木結(jié)構(gòu)中的木結(jié)構(gòu)桁架以及混合配筋混凝土梁進(jìn)行變形測量。都是用該系統(tǒng)測量物體在載荷作用下的位移。測得關(guān)鍵點(diǎn)的位移與位移計(jì)測量的數(shù)據(jù)都相吻合，其余各點(diǎn)