單像機虛擬控制網(wǎng)絡(luò)三維坐標(biāo)測量關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、輔助測靶式單機系統(tǒng)是一類典型的視覺坐標(biāo)測量系統(tǒng)，只需一臺像機、一次圖像采集處理，即可獲得測量結(jié)果，具有造價低、不需要現(xiàn)場校準(zhǔn)、使用靈活等特點，在現(xiàn)代加工制造業(yè)的諸多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。其核心問題是設(shè)計構(gòu)造輔助空間幾何約束，結(jié)合像機的三維到二維的透視變換關(guān)系，實現(xiàn)空間三維坐標(biāo)的提取。測靶的幾何結(jié)構(gòu)直接影響測量精度，且測靶上有限的控制點，其相互間距離約束效果隨測量空間尺寸增大而減弱，其個別像點存在相對較大定位誤差卻無法有效剔除，這些成為

2、制約測量精度的主要因素。
　　視覺空間坐標(biāo)測量方法是基于空間角度交會原理的定位測量方法，增加空間幾何約束，提高結(jié)構(gòu)強度是提高測量精度的根本途徑。本文在不改變單機簡便測量方式的同時，利用測靶靈活可動的特點，在測量前針對具體測量任務(wù)需求，在測量空間內(nèi)多次移動測靶成像，構(gòu)建以測靶為中心的虛擬像機控制網(wǎng)絡(luò)，測量時以此控制網(wǎng)絡(luò)為依托，將傳統(tǒng)形式的后方交會轉(zhuǎn)化為多測站式的前方交會，運用光束平差算法，優(yōu)化測量結(jié)果。論文隨后就單機網(wǎng)絡(luò)式測量方法的

3、關(guān)鍵環(huán)節(jié)——像面畸變控制和控制網(wǎng)構(gòu)建展開研究，完成的主要工作有：
　　1、研究了一種基于測靶虛擬控制網(wǎng)絡(luò)的單機測量方法。結(jié)合光束平差的思想，利用輔助測靶的冗余測量，提出了網(wǎng)絡(luò)化的單機測量方法。文中從控制網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建、測靶的設(shè)計、控制點類型的選取及對冗余信息的處理等方面進行了研究。
　　2、像機內(nèi)參數(shù)校準(zhǔn)優(yōu)劣是影響視覺測量精度的重要因素之一。在基于靶標(biāo)板控制場的像機校準(zhǔn)基礎(chǔ)上，提出了成像平面分區(qū)域精細修正畸變的方法。采用多塊靶標(biāo)

4、板構(gòu)成控制場，通過像機分層次的多次成像實現(xiàn)了像機內(nèi)參數(shù)的全局校準(zhǔn)。在此基礎(chǔ)上，對像平面進行分區(qū)精細修正，以得到最佳參數(shù)值。
　　3、測靶位姿的選取是構(gòu)建虛擬控制網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵。研究了在建立測靶虛擬控制網(wǎng)絡(luò)時，測靶擺放的位置和姿態(tài)對測量的影響?；诿商乜宸抡娴臄?shù)值方法，通過對測量誤差模型的平面和立體建模，分析了測站數(shù)量對測量結(jié)果不確定度的影響。在立體視覺異面交會模型的基礎(chǔ)上，通過數(shù)學(xué)解析的方法驗證了雙站最佳測量交會角度值范圍。通過計算