單像機(jī)虛擬控制網(wǎng)絡(luò)三維坐標(biāo)測(cè)量關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、輔助測(cè)靶式單機(jī)系統(tǒng)是一類(lèi)典型的視覺(jué)坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)，只需一臺(tái)像機(jī)、一次圖像采集處理，即可獲得測(cè)量結(jié)果，具有造價(jià)低、不需要現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)、使用靈活等特點(diǎn)，在現(xiàn)代加工制造業(yè)的諸多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。其核心問(wèn)題是設(shè)計(jì)構(gòu)造輔助空間幾何約束，結(jié)合像機(jī)的三維到二維的透視變換關(guān)系，實(shí)現(xiàn)空間三維坐標(biāo)的提取。測(cè)靶的幾何結(jié)構(gòu)直接影響測(cè)量精度，且測(cè)靶上有限的控制點(diǎn)，其相互間距離約束效果隨測(cè)量空間尺寸增大而減弱，其個(gè)別像點(diǎn)存在相對(duì)較大定位誤差卻無(wú)法有效剔除，這些成為

2、制約測(cè)量精度的主要因素。
　　視覺(jué)空間坐標(biāo)測(cè)量方法是基于空間角度交會(huì)原理的定位測(cè)量方法，增加空間幾何約束，提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度是提高測(cè)量精度的根本途徑。本文在不改變單機(jī)簡(jiǎn)便測(cè)量方式的同時(shí)，利用測(cè)靶靈活可動(dòng)的特點(diǎn)，在測(cè)量前針對(duì)具體測(cè)量任務(wù)需求，在測(cè)量空間內(nèi)多次移動(dòng)測(cè)靶成像，構(gòu)建以測(cè)靶為中心的虛擬像機(jī)控制網(wǎng)絡(luò)，測(cè)量時(shí)以此控制網(wǎng)絡(luò)為依托，將傳統(tǒng)形式的后方交會(huì)轉(zhuǎn)化為多測(cè)站式的前方交會(huì)，運(yùn)用光束平差算法，優(yōu)化測(cè)量結(jié)果。論文隨后就單機(jī)網(wǎng)絡(luò)式測(cè)量方法的

3、關(guān)鍵環(huán)節(jié)——像面畸變控制和控制網(wǎng)構(gòu)建展開(kāi)研究，完成的主要工作有：
　　1、研究了一種基于測(cè)靶虛擬控制網(wǎng)絡(luò)的單機(jī)測(cè)量方法。結(jié)合光束平差的思想，利用輔助測(cè)靶的冗余測(cè)量，提出了網(wǎng)絡(luò)化的單機(jī)測(cè)量方法。文中從控制網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建、測(cè)靶的設(shè)計(jì)、控制點(diǎn)類(lèi)型的選取及對(duì)冗余信息的處理等方面進(jìn)行了研究。
　　2、像機(jī)內(nèi)參數(shù)校準(zhǔn)優(yōu)劣是影響視覺(jué)測(cè)量精度的重要因素之一。在基于靶標(biāo)板控制場(chǎng)的像機(jī)校準(zhǔn)基礎(chǔ)上，提出了成像平面分區(qū)域精細(xì)修正畸變的方法。采用多塊靶標(biāo)

4、板構(gòu)成控制場(chǎng)，通過(guò)像機(jī)分層次的多次成像實(shí)現(xiàn)了像機(jī)內(nèi)參數(shù)的全局校準(zhǔn)。在此基礎(chǔ)上，對(duì)像平面進(jìn)行分區(qū)精細(xì)修正，以得到最佳參數(shù)值。
　　3、測(cè)靶位姿的選取是構(gòu)建虛擬控制網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵。研究了在建立測(cè)靶虛擬控制網(wǎng)絡(luò)時(shí)，測(cè)靶擺放的位置和姿態(tài)對(duì)測(cè)量的影響。基于蒙特卡洛仿真的數(shù)值方法，通過(guò)對(duì)測(cè)量誤差模型的平面和立體建模，分析了測(cè)站數(shù)量對(duì)測(cè)量結(jié)果不確定度的影響。在立體視覺(jué)異面交會(huì)模型的基礎(chǔ)上，通過(guò)數(shù)學(xué)解析的方法驗(yàn)證了雙站最佳測(cè)量交會(huì)角度值范圍。通過(guò)計(jì)算