基于机载视觉的大型目标摄影测量方法研究

摘要

在工业测量应用中，常采用摄影测量方法对大型目标进行尺寸、形状和位置参数的测量。但是在例如射电望远镜天线、电力塔架等尺度特别大的目标摄影测量中，测量人员需借助升降车等平台在高处拍摄目标图像，测量效率低且具有一定的危险。针对这类问题，本文利用无人机灵活机动性的优点，研究基于机载视觉的大型目标摄影测量技术。 论文首先根据技术需求制定了课题研究的总体方案，设计了机载视觉摄影测量系统的软硬件结构。在此基础上，论文进行了元器件选型，构建了无人机摄影测量平台，并利用张正友标定法进行了摄像机内部参数标定。为解决大型目标自身表面特征提取和匹配难度大的问题，论文以编码点和非编码点作为辅助特征点。其中，为了提高编码点识别正确率，提出了基于仿射变换和形态学处理的编码带恢复算法，并通过实验验证了该算法识别效果。同时，通过仿真实验对多种中心定位算法进行对比分析，实现特征点中心的亚像素定位。 针对像片定向问题，论文研究了基于四个非共线特征点的空间后方交会算法，在单像片定向的基础上制定了多像自动定向策略。为了提高非编码标志点的匹配正确率，论文提出了基于极线约束的匹配方法，试验结果证明该方法通过三张像片匹配非编码点的正确率高。在求解出所有特征点空间三维坐标后，通过光束法平差提高整体计算精度。 最后，论文通过现场测量试验验证了机载视觉摄影测量方法的可行性和测量精度，并对系统的测量误差进行了分析。

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