近景攝影測(cè)量課件

近景攝影測(cè)量近景攝影測(cè)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(cè)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(cè)量，在工程建設(shè)、文物保護(hù)、城市規(guī)劃等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。概述近景攝影測(cè)量技術(shù)是一種利用攝影測(cè)量原理和方法，對(duì)近距離目標(biāo)進(jìn)行精確測(cè)量和三維重建的技術(shù)。近景攝影測(cè)量技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，例如建筑工程、文物保護(hù)、城市規(guī)劃、地質(zhì)勘探、災(zāi)害評(píng)估等。近景攝影測(cè)量的定義攝影測(cè)量利用攝影機(jī)拍攝地面目標(biāo)物，并根據(jù)影像和地面控制點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量和計(jì)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(cè)量和三維重建。近景攝影測(cè)量將攝影測(cè)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(hù)、工程監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。近景攝影測(cè)量的特點(diǎn)11.高精度近景攝影測(cè)量可以獲得高精度的空間數(shù)據(jù)，例如，厘米級(jí)或毫米級(jí)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(cè)量方法相比，近景攝影測(cè)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(cè)量的分類平面近景攝影測(cè)量以單張或多張照片獲取地面物體影像，用于測(cè)量平面目標(biāo)尺寸和形狀。立體近景攝影測(cè)量以兩臺(tái)或多臺(tái)相機(jī)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(cè)量物體空間坐標(biāo)。平面近景攝影測(cè)量1獲取圖像使用相機(jī)或無人機(jī)拍攝目標(biāo)區(qū)域。2圖像處理進(jìn)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(cè)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(cè)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(jì)算所需控制點(diǎn)和像片的數(shù)量。2.控制測(cè)量設(shè)置地面控制點(diǎn)，進(jìn)行精確測(cè)量，獲取控制點(diǎn)的坐標(biāo)，作為攝影測(cè)量計(jì)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(jī)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(cè)量軟件對(duì)圖像進(jìn)行內(nèi)定向處理，確定相機(jī)內(nèi)部幾何參數(shù)，例如焦距和像主點(diǎn)坐標(biāo)。5.外定向利用地面控制點(diǎn)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(cè)量利用攝影測(cè)量軟件對(duì)圖像進(jìn)行測(cè)量，獲取目標(biāo)物體的坐標(biāo)和尺寸信息。7.成圖根據(jù)測(cè)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(cè)量的條件目標(biāo)物體的尺寸平面近景攝影測(cè)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(jìn)行精確的測(cè)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(duì)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(duì)圖像的影響。平面近景攝影測(cè)量的應(yīng)用建筑物測(cè)繪測(cè)量建筑物外立面、屋頂、結(jié)構(gòu)等，用于建筑設(shè)計(jì)、維護(hù)、修復(fù)等。文物保護(hù)對(duì)古建筑、雕塑等文物進(jìn)行三維數(shù)字化記錄，用于研究、保護(hù)和展示。工業(yè)測(cè)量測(cè)量大型設(shè)備、機(jī)械、管道等，用于設(shè)備設(shè)計(jì)、安裝、維護(hù)等。災(zāi)害評(píng)估用于災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)的快速測(cè)繪，評(píng)估災(zāi)害損失，制定災(zāi)后重建方案。立體近景攝影測(cè)量1數(shù)據(jù)采集利用兩臺(tái)或多臺(tái)相機(jī)，從不同角度拍攝目標(biāo)物體。這些相機(jī)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(jìn)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(cè)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(cè)量的流程1影像獲取使用航空相機(jī)或無人機(jī)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(jìn)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(cè)量與分析對(duì)構(gòu)建的三維模型進(jìn)行測(cè)量分析，提取相關(guān)數(shù)據(jù)立體近景攝影測(cè)量的條件重疊度為了實(shí)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(jī)穩(wěn)定相機(jī)在拍攝過程中應(yīng)保持穩(wěn)定，避免抖動(dòng)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(duì)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?？刂泣c(diǎn)控制點(diǎn)是用于建立坐標(biāo)系和校正幾何變形的重要參考點(diǎn)，需要精確測(cè)量和標(biāo)定。立體近景攝影測(cè)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(cè)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(jì)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。22.古建筑保護(hù)古建筑保護(hù)方面，立體近景攝影測(cè)量可以用于文物測(cè)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(cè)量礦山測(cè)量中，立體近景攝影測(cè)量可以用于礦山開采區(qū)的測(cè)量，監(jiān)測(cè)礦山開采的進(jìn)度，為礦山安全生產(chǎn)提供保障。44.工程測(cè)量工程測(cè)量方面，立體近景攝影測(cè)量可以用于橋梁、隧道、高層建筑等的測(cè)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(cè)量的設(shè)備相機(jī)近景攝影測(cè)量中使用的相機(jī)通常是高分辨率、高精度、高質(zhì)量的專業(yè)相機(jī)。全球定位系統(tǒng)(GPS)GPS用于確定相機(jī)的位置和姿態(tài)，以進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和幾何校正。靶標(biāo)靶標(biāo)用于控制測(cè)量精度并提供控制點(diǎn)信息。測(cè)量軟件專門的軟件用于圖像處理、測(cè)量、三維模型重建和分析。照相機(jī)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(gè)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(jìn)光量的裝置，影響圖像的景深和曝光量。光圈越大，進(jìn)光量越多，景深越小，曝光量越大。光圈越小，進(jìn)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(diǎn)地面控制點(diǎn)是已知坐標(biāo)的點(diǎn)，用來建立攝影測(cè)量模型的坐標(biāo)系。地面控制點(diǎn)通常是自然地形上的固定點(diǎn)，例如巖石、樹木或建筑物。攝影控制點(diǎn)攝影控制點(diǎn)是地面控制點(diǎn)在影像上的投影，用來確定影像的幾何關(guān)系。攝影控制點(diǎn)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(chǎng)景中，用于定位和控制整個(gè)模型。目標(biāo)靶標(biāo)目標(biāo)靶標(biāo)用來測(cè)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(jī)設(shè)置根據(jù)拍攝對(duì)象和測(cè)區(qū)的大小，選擇合適的相機(jī)參數(shù)，例如焦距、分辨率和曝光時(shí)間?？刂泣c(diǎn)布設(shè)在測(cè)區(qū)內(nèi)布置控制點(diǎn)，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(jì)劃，對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行全面的圖像采集，確保圖像覆蓋整個(gè)測(cè)區(qū)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)將采集的圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在安全的存儲(chǔ)介質(zhì)上，并進(jìn)行備份，以確保數(shù)據(jù)安全和完整性。圖像的測(cè)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(cè)量奠定基礎(chǔ)。2特征點(diǎn)提取特征點(diǎn)提取是指識(shí)別圖像中具有特征的點(diǎn)，如角點(diǎn)、邊緣點(diǎn)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(diǎn)進(jìn)行配準(zhǔn)，確定不同圖像之間對(duì)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(diǎn)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(jìn)行精確對(duì)齊，以便生成一致的點(diǎn)云。2特征提取從配準(zhǔn)后的圖像中提取特征點(diǎn)，例如角點(diǎn)、邊緣等。3三維重建利用提取的特征點(diǎn)以及相機(jī)參數(shù)，重建三維點(diǎn)云模型。4點(diǎn)云濾波去除點(diǎn)云中的噪聲和冗余數(shù)據(jù)，提高點(diǎn)云的精度和質(zhì)量。三維模型的重建1點(diǎn)云配準(zhǔn)將多個(gè)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接，形成完整的三維模型。2模型優(yōu)化對(duì)模型進(jìn)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(cè)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(cè)量和分析奠定基礎(chǔ)。模型的測(cè)量與分析尺寸測(cè)量利用重建的模型，可以精確測(cè)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(shí)別目標(biāo)物的表面材質(zhì)、顏色、圖案等特征?？臻g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(cè)量的優(yōu)勢(shì)高精度近景攝影測(cè)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(cè)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(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域，安全性高，保護(hù)測(cè)量人員安全。近景攝影測(cè)量的局限性測(cè)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(cè)量。環(huán)境要求對(duì)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(cè)量的發(fā)展趨勢(shì)自動(dòng)化無人機(jī)和自動(dòng)化的測(cè)量系統(tǒng)將繼續(xù)發(fā)展，提高采集效率。軟件和算法的進(jìn)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(cè)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(shí)世界模型?？偨Y(jié)高精度近景攝影測(cè)量可以獲取高精度的三維數(shù)據(jù)，為各種工程項(xiàng)目提供可靠的測(cè)量基礎(chǔ)。廣泛應(yīng)用近景攝影測(cè)量