光学坐标测量系统关键技术研究及软件设计

摘要

数字近景测量技术是针对100米范围内目标所获取的近景图像,通过图像处理来获取物体三维信息.本文所研究的光学坐标测量系统是建立在数字近景测量技术的基础上的一种新型精密测量系统.它具有便携性好、精度高、测量范围大、受环境干扰小等优点,适合工业工程的现场测量,具有重要的开发价值和研究意义. 本文针对工业现场精密测量的需求,分析了数字近景测量技术的现状,研究了数字相机的标定、相机定向、特征点中心的亚像素提取等关键技术.基于测量系统的要求和工作流程,对系统的软件部分进行了分析,设计出基于数据库的坐标测量软件系统.随着计算机辅助设计(CAD)在工业中的广泛应用,作者在本文中初步设计了基于三维CAD模型的坐标测量软件,为光学坐标测量系统的产品化奠定了基础. 论文的主要研究内容如下: 1.介绍了数字近景摄影测量技术的发展过程及其现状,对基于数字近景测量的光学坐标测量系统进行了简要介绍. 2.研究了数字相机的标定理论,对本系统中相机的直接标定方法进行了详细介绍.分析了系统采用的特征点(即点状激光器)的成像特点,实现了特征点成像中心的质心迭代提取法. 3.对光学坐标测量软件系统进行了需求和数据结构分析,对数据库管理系统(DBMS)和文件管理系统(FMS)进行了比较,在此基础上设计并实现了基于Access数据库的光学坐标测量软件. 4.在原有的基于数据库的光学坐标软件系统的基础上添加了ACIS/HOOPS模块,为软件添加了三维显示、图形报表、图形化操作等功能,设计出基于三维CAD模型的坐标测量软件.

目录

文摘

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第一章绪论

1.1引言

1.2数字近景摄影测量

1.2.1数字近景摄影测量概述

1.2.2数字近景摄影测量发展及现状

1.2.3数字近景摄影测量的应用

1.3光学坐标测量系统

1.3.1光学坐标测量概述

1.3.2光学坐标测量系统介绍

1.4本论文的主要内容及意义

1.4.1主要工作内容

1.4.2意义

第二章光学坐标测量系统关键技术研究

2.1数字相机的标定

2.1.1数字成像CCD精确模型

2.1.2相机的待标定参数

2.1.3相机标定方法及结果

2.2相机定向

2.2.1定向原理

2.2.2定向方法及结果

2.3特征点的提取

2.3.1特征点介绍

2.3.2特征点提取方法

2.3.3质心迭代提取算法

2.3.4特征点提取的实现

2.4本章小结

第三章基于数据库的坐标测量软件开发

3.1光学坐标测量软件的需求分析

3.1.1测量性能及功能要求

3.1.2开发环境的确定

3.2数据分析

3.2.1基于数据库的测量软件的基本思想

3.2.2数据管理方式

3.2.3数据库的访问

3.3以数据库为中心的整体设计

3.3.1测量系统的工作流程

3.3.2整体框架

3.3.3软件界面设计

3.4系统模块开发

3.4.1 MFC与软件界面模块

3.4.2数据库管理模块

3.5本章小节

第四章基于三维CAD模型的测量软件开发

4.1坐标测量软件发展过程及现状

4.1.1坐标测量软件发展过程

4.1.2坐标测量软件的现状及分析

4.1.3 CAD/CAM软件开发包

4.2 ACIS/HOOPS开发平台

4.2.1 ACIS/HOOPS开发平台简介

4.2.2 ACIS介绍

4.2.3 HOOPS介绍

4.3基于ACIS/HOOPS的软件设计

4.3.1整体设计

4.3.2界面设计

4.4本章小节

第五章全文总结及工作展望

5.1全文总结

5.2工作展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢