本書針對普通數位相機被廣泛套用於量測用途，然而又存在套用瓶頸的狀況，系統地研究了相機檢校、影像定向和立體匹配等決定數碼影像量測套用水平的關鍵技術和方法，以期改善數碼影像量測套用的精度和適用條件。書中首先提出了幾種能夠提高檢校質量或降低檢校條件的相機量測化檢校方法，為普通數位相機的量測化套用提供影像保證；其次，在攝影測量學基本算法解析的基礎上，闡述了適應普通數碼影像量測套用的定向處理算法體系和改進算法；再次，針對數位相機及其量測對象的特殊性，闡述了普通數碼影像立體匹配的新方法；最後，面向技術和方法的綜合運用，闡述了普通數碼影像量測套用實施方法和實例分析。 本書可供工程、工業等行業從事勘測、設計的專業技術人員閱讀，也可作為測繪或影像相關專業研究生的參考書。
基本介紹
- 書名：普通數碼影像量測套用方法
- 出版社：科學出版社
- 頁數：195頁
- 開本：16
- 作者：李浩 楊彪
- 出版日期：2013年12月1日
- 語種：簡體中文
- ISBN：9787030388551
內容簡介,圖書目錄,序言,
內容簡介
《普通數碼影像量測套用方法》可供工程、工業等行業從事勘測、設計的專業技術人員閱讀，也可作為測繪或影像相關專業研究生的參考書。
圖書目錄
第1章緒論
1.1近景攝影測量技術
1.2數碼影像的工程量測套用現狀
1.3數碼影像量測套用技術的發展前景
第2章普通數位相機及其構像特性
2.1構像幾何畸變差的特性
2.2構像畸變差的表示及校正效果
2.2.1常用的徑、切向畸變差模型
2.2.2模型中添加仿射畸變的不良影響
2.2.3k-1項作用的討論
2.3普通數位相機內方位的穩定性
第3章三維控制的相機量測化檢校方法
3.1三維控制場及其建立
3.2三維光線束檢校方法
3.2.1檢校參數的整體解算
3.2.2BCT方法實驗精度分析
3.3PTR檢校方法
3.3.1關於二維控制場
3.3.2畸變係數的解算
3.3.3內方位元素的解算及精度估計
3.3.4PTR方法實驗精度分析
3.3.5相機量測化檢校的適用性評價
第4章平面控制檢校的參數相關性分析
4.1平面控制場的建立
4.2平面控制相機檢校存在的問題
4.3平面控制單像片檢校的相關性分析
4.3.1Zs與f相關性
4.3.2 Xs、Ys與x0、y0相關性分析
4.4平面控制多像片檢校的相關性分析
4.5參數相關性模擬分析
4.5.1方位元素之間相關性度量
4.5.2單片參數相關性模擬分析
4.5.3多片參數相關性模擬分析
4.5.4拍攝方式影響相關性的模擬分析
第5章平面控制的相機量測參數分步檢校方法
5.1基於平面線特徵的畸變及像主點檢校
5.1.1直線參數的確定
5.1.2畸變係數檢校
5.1.3像主點位置檢校
5.2相機主距的檢校
5.2.1主距檢校的影像獲取方式
5.2.2主距檢校原理
5.2.3投影中心Xs、Ys的確定
5.2.4主距f及φ、ω、κ的解算
5.3SSC方法實驗精度分析
5.3.1實驗數據的獲取
5.3.2實驗結果的解算
5.3.3畸變係數檢校的質量分析
5.3.4內方位元素解算的穩定性測試
5.3.5檢校結果的量測套用精度
第6章直線約束的平面控制光線束檢校方法
6.1LBC方法檢校原理
6.2LBC方法的未知數初值計算
6.2.1畸變係數及內方位元素初值計算
6.2.2外方位元素初值計算
6.3LBC拍攝方式及算法流程
6.4LBC方法實驗精度分析
6.4.1實驗數據的獲取
6.4.2檢校實驗結果
6.4.3畸變係數檢校的質量分析
6.4.4檢校結果的量測套用精度
6.5LBC與通常平面光束法檢校的比較
第7章相機不同檢校方法的比較與分析
7.1PTR與三維光束法檢校的對比
7.2兩種新的平面控制檢校算法的特性
7.2.1畸變係數檢校精度比較
7.2.2檢校結果的套用精度比較
7.2.3檢校結果的其他比較
第8章數碼影像量測基本算法解析
8.1數碼影像單像後交多片前交算法
8.1.1單像空間後方交會的初值估算方法
8.1.2空間後方交會及前方交會解算
8.1.3數碼影像空間後交的精度分析
8.1.4多片前交的精度及可靠性
8.2數碼影像的相對定向
8.2.1相對定向疊代解法及初值確定
8.2.2相對定向直接解法
8.2.3數碼影像相對定向精度分析
8.3普通數碼影像的DLT算法特性
8.3.1DLT算法的廣義解析
8.3.2精化畸變差改正模型對DLT的影響
8.3.3附加制約條件對DLT解算的作用
第9章數碼影像區域網光束法
9.1數碼影像區域網光束法及其算法特性
9.1.1區域網光束法概述
9.1.2虛擬觀測方程構建對計算的影響
9.1.3內方位已知/未知處理的光束法適用性
9.1.4構像畸變係數的組合效應
9.1.5畸變差預先校正對光束法精度的影響
9.1.6實時對焦（變主距）光束法的適用條件
9.1.7多基線對提高光束法精度的作用
9.1.8稀疏控制下光束法處理的若干問題
9.2光束法與單像後交多片前交的比較
9.2.1兩種算法的實施特點
9.2.2兩種算法實驗精度分析
9.3近景影像的自由網光束法探討
9.3.1自由網平差的一般解法
9.3.2近景影像自由網擬穩平差
9.3.3改進的基於赫爾默特方差估計的自由網平差
第10章數碼影像的立體匹配方法
10.1同名核線影像的生成
10.1.1連續法相對定向的核線模型
10.1.2直接法相對定向的核線模型
10.2普通數碼影像的同名核線誤差
10.3隨點生成短核線匹配策略
10.4種子點約束的機率鬆弛匹配方法
10.4.1基於種子點的搜尋策略
10.4.2鬆弛法匹配的機率更新
10.4.3種子點約束的機率鬆弛匹配
10.5虛擬核面的多基線影像立體匹配方法
10.5.1多基線立體匹配常用方法
10.5.2虛擬核面的多基線立體匹配
第11章數碼影像量測工程套用的若干問題
11.1近景影像技術的工程適用條件
11.1.1拍攝成像適用條件
11.1.2數據處理設備和方法適用條件
11.1.3成果類型及精度適用條件
11.2近景影像的拍攝方式
11.2.1單像對影像拍攝方式
11.2.2多基線影像拍攝方式
11.2.3像方控制影像拍攝方式
11.3數碼影像量測常見問題解決方案
第12章普通數碼影像量測套用實例
12.1高山峽谷數碼影像測繪系統
12.1.1系統結構及數據處理流程
12.1.2系統及其方法特點
12.1.3系統套用實例
12.2基於數碼影像的地質工程三維建模
12.2.1數碼影像工程地質編錄技術
12.2.2邊坡地質工程影像三維建模
12.2.3硐室地質工程影像三維建模
主要參考文獻
1.1近景攝影測量技術
1.2數碼影像的工程量測套用現狀
1.3數碼影像量測套用技術的發展前景
第2章普通數位相機及其構像特性
2.1構像幾何畸變差的特性
2.2構像畸變差的表示及校正效果
2.2.1常用的徑、切向畸變差模型
2.2.2模型中添加仿射畸變的不良影響
2.2.3k-1項作用的討論
2.3普通數位相機內方位的穩定性
第3章三維控制的相機量測化檢校方法
3.1三維控制場及其建立
3.2三維光線束檢校方法
3.2.1檢校參數的整體解算
3.2.2BCT方法實驗精度分析
3.3PTR檢校方法
3.3.1關於二維控制場
3.3.2畸變係數的解算
3.3.3內方位元素的解算及精度估計
3.3.4PTR方法實驗精度分析
3.3.5相機量測化檢校的適用性評價
第4章平面控制檢校的參數相關性分析
4.1平面控制場的建立
4.2平面控制相機檢校存在的問題
4.3平面控制單像片檢校的相關性分析
4.3.1Zs與f相關性
4.3.2 Xs、Ys與x0、y0相關性分析
4.4平面控制多像片檢校的相關性分析
4.5參數相關性模擬分析
4.5.1方位元素之間相關性度量
4.5.2單片參數相關性模擬分析
4.5.3多片參數相關性模擬分析
4.5.4拍攝方式影響相關性的模擬分析
第5章平面控制的相機量測參數分步檢校方法
5.1基於平面線特徵的畸變及像主點檢校
5.1.1直線參數的確定
5.1.2畸變係數檢校
5.1.3像主點位置檢校
5.2相機主距的檢校
5.2.1主距檢校的影像獲取方式
5.2.2主距檢校原理
5.2.3投影中心Xs、Ys的確定
5.2.4主距f及φ、ω、κ的解算
5.3SSC方法實驗精度分析
5.3.1實驗數據的獲取
5.3.2實驗結果的解算
5.3.3畸變係數檢校的質量分析
5.3.4內方位元素解算的穩定性測試
5.3.5檢校結果的量測套用精度
第6章直線約束的平面控制光線束檢校方法
6.1LBC方法檢校原理
6.2LBC方法的未知數初值計算
6.2.1畸變係數及內方位元素初值計算
6.2.2外方位元素初值計算
6.3LBC拍攝方式及算法流程
6.4LBC方法實驗精度分析
6.4.1實驗數據的獲取
6.4.2檢校實驗結果
6.4.3畸變係數檢校的質量分析
6.4.4檢校結果的量測套用精度
6.5LBC與通常平面光束法檢校的比較
第7章相機不同檢校方法的比較與分析
7.1PTR與三維光束法檢校的對比
7.2兩種新的平面控制檢校算法的特性
7.2.1畸變係數檢校精度比較
7.2.2檢校結果的套用精度比較
7.2.3檢校結果的其他比較
第8章數碼影像量測基本算法解析
8.1數碼影像單像後交多片前交算法
8.1.1單像空間後方交會的初值估算方法
8.1.2空間後方交會及前方交會解算
8.1.3數碼影像空間後交的精度分析
8.1.4多片前交的精度及可靠性
8.2數碼影像的相對定向
8.2.1相對定向疊代解法及初值確定
8.2.2相對定向直接解法
8.2.3數碼影像相對定向精度分析
8.3普通數碼影像的DLT算法特性
8.3.1DLT算法的廣義解析
8.3.2精化畸變差改正模型對DLT的影響
8.3.3附加制約條件對DLT解算的作用
第9章數碼影像區域網光束法
9.1數碼影像區域網光束法及其算法特性
9.1.1區域網光束法概述
9.1.2虛擬觀測方程構建對計算的影響
9.1.3內方位已知/未知處理的光束法適用性
9.1.4構像畸變係數的組合效應
9.1.5畸變差預先校正對光束法精度的影響
9.1.6實時對焦（變主距）光束法的適用條件
9.1.7多基線對提高光束法精度的作用
9.1.8稀疏控制下光束法處理的若干問題
9.2光束法與單像後交多片前交的比較
9.2.1兩種算法的實施特點
9.2.2兩種算法實驗精度分析
9.3近景影像的自由網光束法探討
9.3.1自由網平差的一般解法
9.3.2近景影像自由網擬穩平差
9.3.3改進的基於赫爾默特方差估計的自由網平差
第10章數碼影像的立體匹配方法
10.1同名核線影像的生成
10.1.1連續法相對定向的核線模型
10.1.2直接法相對定向的核線模型
10.2普通數碼影像的同名核線誤差
10.3隨點生成短核線匹配策略
10.4種子點約束的機率鬆弛匹配方法
10.4.1基於種子點的搜尋策略
10.4.2鬆弛法匹配的機率更新
10.4.3種子點約束的機率鬆弛匹配
10.5虛擬核面的多基線影像立體匹配方法
10.5.1多基線立體匹配常用方法
10.5.2虛擬核面的多基線立體匹配
第11章數碼影像量測工程套用的若干問題
11.1近景影像技術的工程適用條件
11.1.1拍攝成像適用條件
11.1.2數據處理設備和方法適用條件
11.1.3成果類型及精度適用條件
11.2近景影像的拍攝方式
11.2.1單像對影像拍攝方式
11.2.2多基線影像拍攝方式
11.2.3像方控制影像拍攝方式
11.3數碼影像量測常見問題解決方案
第12章普通數碼影像量測套用實例
12.1高山峽谷數碼影像測繪系統
12.1.1系統結構及數據處理流程
12.1.2系統及其方法特點
12.1.3系統套用實例
12.2基於數碼影像的地質工程三維建模
12.2.1數碼影像工程地質編錄技術
12.2.2邊坡地質工程影像三維建模
12.2.3硐室地質工程影像三維建模
主要參考文獻
序言
普通數位相機的出現，使影像獲取變得如此簡便。這不僅鼓勵了人們在工作中廣泛使用影像來觀察記錄對象並做定性分析，而且大大激發了人們使用數位相機去解決各自領域中的快速量測、非接觸式量測和自動化量測等技術難題的熱情。實際上，伴隨著計算機技術和空間信息技術的發展，廣泛分布於基礎地理測繪、城建規劃、工程勘察、工業製造、生物醫學等領域的基於影像信息的量測技術，已經超越了傳統近景攝影測量的研究及套用範疇，成為影像技術中最為活躍的一個發展方向。
“花錢少、門檻低、上手快”似乎是大家對普通數碼影像量測套用的最直觀認識，但在套用“熱鬧”的表象下，真正對套用結果滿意的卻並不多。造成這種情形的原因，正是人們在消費普通數位相機低廉、方便等優點的同時，忽視了普通數碼影像幾何質量不佳的缺點；而對普通數碼影像直接沿用量測影像處理算法尤其是航測算法的做法，加深了這個缺點的不利影響。本書正是針對影響普通數碼影像量測精度及套用水平的主要因素，以攝影測量學理論方法為依據進行拓展研究，以期能夠更好地適應普通數碼影像的量測套用，進一步滿足不同行業尤其是工程勘測業界的影像量測技術需求，不斷開拓數碼影像量測技術的適用領域。
本書撰寫的目的並不是為了完整地闡述或再現近景攝影測量現有的技術和方法，而是圍繞相機量測化檢校、影像定向、影像立體匹配等基本問題，研究新方法、改進方法和算法的新用法，使普通數碼影像量測套用的關鍵環節可以進一步被認識、理解和改善，希望從某些方面能夠有助於提高該技術的研究、設計、開發和套用水平。本書共分12章，第1章概述了普通數碼影像量測套用的現狀及發展；第2章分析了普通數碼影像的構像特性，為數位相機量測化提供依據；第3~7章，提出了普通數位相機量測化套用的概念，在此基礎上闡述了PTR、SSC和LBC三種新的相機量測化檢校方法，並驗證了新方法的優點和特點，為提高普通數碼影像量測精度和降低方法的適用條件提供了基本保障；第8章和第9章在對影像量測處理基本算法展開解析和實驗的基礎上，明確了普通數碼影像量測處理的適應算法並論述了算法改進；第10章闡述了幾種面向普通數碼影像的立體匹配方法；第11章和第12章闡述了普通數碼影像量測在工程領域套用中的若干問題和解決方案，以及套用實例分析。
本書是在作者近年相關研究和套用成果的基礎上寫作而成的，在此感謝歷屆研究生楊朝輝、楊林、楊立君、張曼祺、王正培、杜麗麗、黃河、王淼、王亞芹、蘇博、毛羽豐、張榮春、陳舒、吳銘飛、楊暢等同學為本書所做的相關工作。由於作者水平所限，書中難免有不當之處，敬請讀者批評指正。
李 浩 楊 彪（河海大學）
陳新璽（國家海洋局東海分局）
張雅楠（中國電力工程顧問集團 西北電力設計院） 2013年1月於南京
“花錢少、門檻低、上手快”似乎是大家對普通數碼影像量測套用的最直觀認識，但在套用“熱鬧”的表象下，真正對套用結果滿意的卻並不多。造成這種情形的原因，正是人們在消費普通數位相機低廉、方便等優點的同時，忽視了普通數碼影像幾何質量不佳的缺點；而對普通數碼影像直接沿用量測影像處理算法尤其是航測算法的做法，加深了這個缺點的不利影響。本書正是針對影響普通數碼影像量測精度及套用水平的主要因素，以攝影測量學理論方法為依據進行拓展研究，以期能夠更好地適應普通數碼影像的量測套用，進一步滿足不同行業尤其是工程勘測業界的影像量測技術需求，不斷開拓數碼影像量測技術的適用領域。
本書撰寫的目的並不是為了完整地闡述或再現近景攝影測量現有的技術和方法，而是圍繞相機量測化檢校、影像定向、影像立體匹配等基本問題，研究新方法、改進方法和算法的新用法，使普通數碼影像量測套用的關鍵環節可以進一步被認識、理解和改善，希望從某些方面能夠有助於提高該技術的研究、設計、開發和套用水平。本書共分12章，第1章概述了普通數碼影像量測套用的現狀及發展；第2章分析了普通數碼影像的構像特性，為數位相機量測化提供依據；第3~7章，提出了普通數位相機量測化套用的概念，在此基礎上闡述了PTR、SSC和LBC三種新的相機量測化檢校方法，並驗證了新方法的優點和特點，為提高普通數碼影像量測精度和降低方法的適用條件提供了基本保障；第8章和第9章在對影像量測處理基本算法展開解析和實驗的基礎上，明確了普通數碼影像量測處理的適應算法並論述了算法改進；第10章闡述了幾種面向普通數碼影像的立體匹配方法；第11章和第12章闡述了普通數碼影像量測在工程領域套用中的若干問題和解決方案，以及套用實例分析。
本書是在作者近年相關研究和套用成果的基礎上寫作而成的，在此感謝歷屆研究生楊朝輝、楊林、楊立君、張曼祺、王正培、杜麗麗、黃河、王淼、王亞芹、蘇博、毛羽豐、張榮春、陳舒、吳銘飛、楊暢等同學為本書所做的相關工作。由於作者水平所限，書中難免有不當之處，敬請讀者批評指正。
李 浩 楊 彪（河海大學）
陳新璽（國家海洋局東海分局）
張雅楠（中國電力工程顧問集團 西北電力設計院） 2013年1月於南京
