基于數(shù)字圖像的二次定標空間定位及其誤差分析.pdf

1、在地質(zhì)勘探、水利建設(shè)、礦山開發(fā)、城市規(guī)劃及大型設(shè)備制造等工程實踐中，經(jīng)常需要對遠距離、大尺寸的對像進行測量。測量尺寸首先要對目標點的空間位置進行定位。目前常用的空間定位方法有衛(wèi)星定位、激光測距定位、水準儀、基于數(shù)字圖像測量系統(tǒng)等方法。衛(wèi)星定位系統(tǒng)已經(jīng)具備了較高的定位精度，且定位速度快，但系統(tǒng)建設(shè)成本高，需要信號發(fā)射源；激光測距定位系統(tǒng)能達到毫米級的測量精度，但有測量盲區(qū)，遠距離定位時需要設(shè)置目標反射境，且測量系統(tǒng)較為復雜；水準儀定位設(shè)備

2、簡單，但測量精度較低，操作較復雜，效率低。隨著計算機技術(shù)和數(shù)字圖像技術(shù)的迅速發(fā)展，使用普通數(shù)碼相機(攝像機)或圖像采集設(shè)備實現(xiàn)空間目標點的定位成為了可能?；跀?shù)字圖像的空間定位首先需要對圖像采集設(shè)備進行定標。目前，基于數(shù)字圖像的空間定標方法有兩大類：即基于定標物的定標和無需定標物的攝像機自定標?；诙宋锏亩朔椒ㄖ饕曰邳c的定標法為代表；攝像機自定標法主要有基于滅點的定標法、基于攝像機旋轉(zhuǎn)的定標法以及攝像機平移自定標法。基于定標物的

3、定標法不需要解非線性方程，但必須設(shè)置定標物，且需要已知定標點精確的空間坐標；基于攝像機旋轉(zhuǎn)和滅點的定標法只需要物體表面有一定數(shù)量的特征點或者幾組平行線，且無需知道其具體的空間位置，便可以確定攝像機參數(shù)及目標點的空間位置，但對表面特征信息不豐富的物體，很難滿足此要求；攝像機平移自定標法，需要攝像機在空間進行復雜的運動，以確定相機參數(shù)，因而系統(tǒng)較為復雜。 論文在分析定標物定標法和攝像機自定標法的原理和優(yōu)缺點基礎(chǔ)上，結(jié)合兩者的優(yōu)點，提

4、出了一種基于數(shù)字圖片的二次定標空間定位方法。首先設(shè)置具有特征點的標準定標參照物，利用基于點的定標原理，求解攝像機的內(nèi)外參數(shù)矩陣；然后調(diào)整焦距，使遠距離的目標物體清晰成像，采集目標物體上特征點的圖像；然后平行移動攝像機(移動距離已知)，在新的位置再次采集目標物體上特征點的圖像；通過特征點在前后兩圖像上的位置，求解出其在世界坐標系下的坐標值，實現(xiàn)空間目標點的定位。 為了分析基于數(shù)字圖片二次定標空間定位方法的定位精度，應(yīng)用MATLAB

5、軟件，分析了標準定標參照物特征點的位置誤差、攝像機內(nèi)外參數(shù)矩陣誤差、攝像機位移誤差、像素取整誤差等因素對定位精度的影響及誤差變化規(guī)律。最后論文給出了基于數(shù)字圖片二次定標空間定位方法的簡單的實驗模型。 基于數(shù)字圖片的二次定標空間定位方法克服了衛(wèi)星定位系統(tǒng)、激光測距定位系統(tǒng)及水準儀等定位方法在遠距離、大尺寸測量定位中的不足。與現(xiàn)有的基于數(shù)字圖像的定標方法相比，基于數(shù)字圖片的二次定標空間定位方法能夠同時完成定標和定位任務(wù)，避免了在遠處