近景攝影測量課件

近景攝影測量近景攝影測量是一種利用近距離攝影技術(shù)獲取物體表面三維坐標(biāo)和形狀信息的測量方法。它廣泛應(yīng)用于建筑物、橋梁、文物等各種目標(biāo)的測量，在工程建設(shè)、文物保護、城市規(guī)劃等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。概述近景攝影測量技術(shù)是一種利用攝影測量原理和方法，對近距離目標(biāo)進行精確測量和三維重建的技術(shù)。近景攝影測量技術(shù)在各個領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，例如建筑工程、文物保護、城市規(guī)劃、地質(zhì)勘探、災(zāi)害評估等。近景攝影測量的定義攝影測量利用攝影機拍攝地面目標(biāo)物，并根據(jù)影像和地面控制點進行測量和計算，獲得目標(biāo)物幾何信息的技術(shù)。近景攝影攝影距離較短，拍攝目標(biāo)物細(xì)節(jié)清晰，圖像比例尺較大，適用于小型地物測量和三維重建。近景攝影測量將攝影測量技術(shù)應(yīng)用于近景攝影，獲取高精度三維幾何模型和影像信息，用于文物保護、工程監(jiān)測等領(lǐng)域。近景攝影測量的特點11.高精度近景攝影測量可以獲得高精度的空間數(shù)據(jù)，例如，厘米級或毫米級的精度。22.全面性可以獲取目標(biāo)物體的三維信息，包括形狀、尺寸、位置、紋理等。33.高效性與傳統(tǒng)測量方法相比，近景攝影測量效率更高，可以快速獲取大量數(shù)據(jù)。44.可視化通過三維模型和影像，可以直觀地展示目標(biāo)物體，方便理解和分析。近景攝影測量的分類平面近景攝影測量以單張或多張照片獲取地面物體影像，用于測量平面目標(biāo)尺寸和形狀。立體近景攝影測量以兩臺或多臺相機拍攝同一目標(biāo)物體，獲取立體影像，用于生成三維模型和測量物體空間坐標(biāo)。平面近景攝影測量1獲取圖像使用相機或無人機拍攝目標(biāo)區(qū)域。2圖像處理進行圖像校正、拼接和鑲嵌。3平面圖生成根據(jù)圖像信息生成平面圖，例如地圖或正射影像。平面近景攝影測量以生成目標(biāo)區(qū)域的平面地圖或正射影像為目標(biāo)。平面近景攝影測量的流程1.規(guī)劃規(guī)劃攝影任務(wù)，確定攝影區(qū)域，規(guī)劃拍攝路線，計算所需控制點和像片的數(shù)量。2.控制測量設(shè)置地面控制點，進行精確測量，獲取控制點的坐標(biāo)，作為攝影測量計算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。3.攝影根據(jù)規(guī)劃的路線和攝影參數(shù)，利用相機拍攝目標(biāo)區(qū)域，獲取高質(zhì)量的圖像數(shù)據(jù)。4.內(nèi)定向利用攝影測量軟件對圖像進行內(nèi)定向處理，確定相機內(nèi)部幾何參數(shù)，例如焦距和像主點坐標(biāo)。5.外定向利用地面控制點的坐標(biāo)信息，確定像片在空間中的位置和姿態(tài)，完成像片的外定向處理。6.測量利用攝影測量軟件對圖像進行測量，獲取目標(biāo)物體的坐標(biāo)和尺寸信息。7.成圖根據(jù)測量結(jié)果，生成平面圖或三維模型等成果圖件，滿足不同的應(yīng)用需求。平面近景攝影測量的條件目標(biāo)物體的尺寸平面近景攝影測量適用于尺寸較小的目標(biāo)物體，例如文物、建筑物、橋梁等。目標(biāo)物體的表面特征目標(biāo)物體的表面應(yīng)具有足夠的紋理特征，以便進行精確的測量和定位。光照條件充足的光照條件有利于提高圖像質(zhì)量，保證圖像的清晰度和對比度。天氣條件晴朗的天氣條件下拍攝的圖像質(zhì)量更高，避免雨雪等惡劣天氣對圖像的影響。平面近景攝影測量的應(yīng)用建筑物測繪測量建筑物外立面、屋頂、結(jié)構(gòu)等，用于建筑設(shè)計、維護、修復(fù)等。文物保護對古建筑、雕塑等文物進行三維數(shù)字化記錄，用于研究、保護和展示。工業(yè)測量測量大型設(shè)備、機械、管道等，用于設(shè)備設(shè)計、安裝、維護等。災(zāi)害評估用于災(zāi)害現(xiàn)場的快速測繪，評估災(zāi)害損失，制定災(zāi)后重建方案。立體近景攝影測量1數(shù)據(jù)采集利用兩臺或多臺相機，從不同角度拍攝目標(biāo)物體。這些相機需要精確地定位和校準(zhǔn)，以便能夠構(gòu)建物體的三維模型。2圖像配準(zhǔn)將從不同角度拍攝的圖像進行配準(zhǔn)，以確定圖像之間的幾何關(guān)系。3三維模型重建根據(jù)配準(zhǔn)后的圖像，使用三角測量法或其他三維重建技術(shù)構(gòu)建目標(biāo)物體的三維模型。立體近景攝影測量的流程1影像獲取使用航空相機或無人機獲取目標(biāo)區(qū)域的影像2影像配準(zhǔn)將不同視角的影像進行精確配準(zhǔn)，建立空間關(guān)系3立體模型構(gòu)建利用配準(zhǔn)后的影像數(shù)據(jù)，構(gòu)建三維模型4模型測量與分析對構(gòu)建的三維模型進行測量分析，提取相關(guān)數(shù)據(jù)立體近景攝影測量的條件重疊度為了實現(xiàn)立體視覺，拍攝圖像需要滿足一定的重疊度。重疊度決定了立體模型的精度和質(zhì)量。相機穩(wěn)定相機在拍攝過程中應(yīng)保持穩(wěn)定，避免抖動和偏移，以確保圖像質(zhì)量和幾何精度。氣象條件良好的氣象條件對圖像采集至關(guān)重要，晴朗的天氣能提供良好的光照和清晰度。控制點控制點是用于建立坐標(biāo)系和校正幾何變形的重要參考點，需要精確測量和標(biāo)定。立體近景攝影測量的應(yīng)用11.城市規(guī)劃城市規(guī)劃中，可以利用立體近景攝影測量技術(shù)快速準(zhǔn)確地獲取城市建筑物的三維模型，為城市規(guī)劃設(shè)計提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。22.古建筑保護古建筑保護方面，立體近景攝影測量可以用于文物測繪，生成古建筑的三維模型，為文物修復(fù)提供參考。33.礦山測量礦山測量中，立體近景攝影測量可以用于礦山開采區(qū)的測量，監(jiān)測礦山開采的進度，為礦山安全生產(chǎn)提供保障。44.工程測量工程測量方面，立體近景攝影測量可以用于橋梁、隧道、高層建筑等的測量，為工程建設(shè)提供精確的三維模型數(shù)據(jù)。近景攝影測量的設(shè)備相機近景攝影測量中使用的相機通常是高分辨率、高精度、高質(zhì)量的專業(yè)相機。全球定位系統(tǒng)(GPS)GPS用于確定相機的位置和姿態(tài)，以進行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和幾何校正。靶標(biāo)靶標(biāo)用于控制測量精度并提供控制點信息。測量軟件專門的軟件用于圖像處理、測量、三維模型重建和分析。照相機的參數(shù)焦距焦距是鏡頭的重要參數(shù)，影響圖像的視角和放大倍率。焦距越長，視角越小，放大倍率越大。焦距越短，視角越大，放大倍率越小。像元尺寸像元尺寸是傳感器上每個像素的物理尺寸，決定圖像的清晰度和分辨率。像元尺寸越大，圖像分辨率越高，但噪聲也可能更大。像元尺寸越小，圖像分辨率越低，但噪聲更小。傳感器尺寸傳感器尺寸是傳感器上的物理尺寸，決定圖像的尺寸和視野。傳感器尺寸越大，圖像尺寸越大，視野也越大。傳感器尺寸越小，圖像尺寸越小，視野也越小。光圈光圈是鏡頭上用來控制進光量的裝置，影響圖像的景深和曝光量。光圈越大，進光量越多，景深越小，曝光量越大。光圈越小，進光量越少，景深越大，曝光量越小。照相基準(zhǔn)的選擇地面控制點地面控制點是已知坐標(biāo)的點，用來建立攝影測量模型的坐標(biāo)系。地面控制點通常是自然地形上的固定點，例如巖石、樹木或建筑物。攝影控制點攝影控制點是地面控制點在影像上的投影，用來確定影像的幾何關(guān)系。攝影控制點通常是人工設(shè)置的靶標(biāo)，例如黑白棋盤或彩色球體。靶標(biāo)的布設(shè)控制靶標(biāo)控制靶標(biāo)通常布置在場景中，用于定位和控制整個模型。目標(biāo)靶標(biāo)目標(biāo)靶標(biāo)用來測量和分析特定目標(biāo)的形狀、大小和位置。輔助靶標(biāo)輔助靶標(biāo)可以幫助提高模型的精度和效率。圖像的采集相機設(shè)置根據(jù)拍攝對象和測區(qū)的大小，選擇合適的相機參數(shù)，例如焦距、分辨率和曝光時間?？刂泣c布設(shè)在測區(qū)內(nèi)布置控制點，用于圖像的定向和配準(zhǔn)，確保采集的圖像具有準(zhǔn)確的幾何信息。拍攝圖像根據(jù)預(yù)定的航線和拍攝計劃，對目標(biāo)區(qū)域進行全面的圖像采集，確保圖像覆蓋整個測區(qū)。數(shù)據(jù)存儲將采集的圖像數(shù)據(jù)存儲在安全的存儲介質(zhì)上，并進行備份，以確保數(shù)據(jù)安全和完整性。圖像的測量處理1圖像預(yù)處理圖像預(yù)處理包括圖像校正、幾何校正、拼接等，以消除圖像畸變和誤差，為后續(xù)測量奠定基礎(chǔ)。2特征點提取特征點提取是指識別圖像中具有特征的點，如角點、邊緣點等，為后續(xù)圖像匹配和三維重建提供關(guān)鍵信息。3圖像匹配圖像匹配是根據(jù)圖像特征點進行配準(zhǔn)，確定不同圖像之間對應(yīng)關(guān)系，以便構(gòu)建三維模型。4三維模型重建利用圖像匹配信息，通過立體視覺或多視角幾何方法重建物體的三維模型。點云數(shù)據(jù)的提取1圖像配準(zhǔn)圖像配準(zhǔn)是將不同視角拍攝的圖像進行精確對齊，以便生成一致的點云。2特征提取從配準(zhǔn)后的圖像中提取特征點，例如角點、邊緣等。3三維重建利用提取的特征點以及相機參數(shù)，重建三維點云模型。4點云濾波去除點云中的噪聲和冗余數(shù)據(jù)，提高點云的精度和質(zhì)量。三維模型的重建1點云配準(zhǔn)將多個點云數(shù)據(jù)進行拼接，形成完整的三維模型。2模型優(yōu)化對模型進行平滑、去噪、紋理映射等處理，提高模型質(zhì)量。3模型簡化將模型簡化，去除不必要的細(xì)節(jié)，提高模型的渲染效率。三維模型重建是近景攝影測量的核心環(huán)節(jié)之一，它將二維圖像信息轉(zhuǎn)化為三維模型，為后續(xù)的測量和分析奠定基礎(chǔ)。模型的測量與分析尺寸測量利用重建的模型，可以精確測量目標(biāo)物體的尺寸，例如長度、寬度、高度、體積等。形狀分析三維模型可用于分析目標(biāo)物的形狀特征，例如曲率、表面積、體積等。表面紋理通過模型紋理信息，可以識別目標(biāo)物的表面材質(zhì)、顏色、圖案等特征。空間關(guān)系模型可用于分析目標(biāo)物與周圍環(huán)境的空間關(guān)系，例如距離、角度、方位等。近景攝影測量的優(yōu)勢高精度近景攝影測量能夠獲取高精度的三維數(shù)據(jù)，誤差范圍小于傳統(tǒng)測量方法。效率高能夠快速采集和處理數(shù)據(jù)，減少工作量，提高效率。覆蓋范圍廣可以覆蓋大范圍的區(qū)域，適用于各種地形和地貌，不受地形限制。安全性高無需人工進入危險區(qū)域，安全性高，保護測量人員安全。近景攝影測量的局限性測量精度受環(huán)境影響，精度有限，尤其在復(fù)雜地形，精度降低。數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)量龐大，處理復(fù)雜，需要專業(yè)軟件和技術(shù)，成本較高。應(yīng)用范圍主要應(yīng)用于小型物體或局部區(qū)域，不適用于大尺度地形測量。環(huán)境要求對天氣條件要求較高，光線充足，天氣晴朗，才能獲得高質(zhì)量圖像。近景攝影測量的發(fā)展趨勢自動化無人機和自動化的測量系統(tǒng)將繼續(xù)發(fā)展，提高采集效率。軟件和算法的進步將簡化數(shù)據(jù)處理和分析流程。融合技術(shù)近景攝影測量將與其他技術(shù)整合，例如激光掃描和三維建模。這種集成將提供更完整和準(zhǔn)確的現(xiàn)實世界模型?？偨Y(jié)高精度近景攝影測量可以獲取高精度的三維數(shù)據(jù)，為各種工程項目提供可靠的測量基礎(chǔ)。廣泛應(yīng)用近景攝影測量