超近攝影測量

用於處理小型文物、外形複雜的機械零件及小型物體的變形量測等方面，可以取得正確點位的量測、繪製正射三面圖、等值線圖及互補色立體像片圖等一系列的資料。超近攝影測量是指對物距在0.1一0.01m的目標物進行的攝影測量。

基本介紹

• 中文名：超近攝影測量
• 外文名：macrophotogrammetry
• 同義詞：微距攝影測量
• 距離限制：對物距在0.1一0.01m的目標測量
• 所屬學科：測繪學

背景介紹

近景攝影測量是值得重視和研究的方向。它可以節省大量資金不需購置攝影機及繪圖設備，利用多倍儀的投影器做為攝影機。對物體進行攝影，而後在多倍儀上恢復立體模型，進行量測和繪圖。並且可以解決因攝影機和投影器的主距誤差及鏡頭的畸變差等影響立體模型的變形，而且作業簡單方便，因而大大提高量測的精度和速度。根據我們的構想和實驗，用此法處理小型文物、外形複雜的機械零件及小型物體的變形量測等方面，可以取得正確點位的量測、繪製正射三面圖、等值線圖及互補色立體像片圖等一系列的資料，為超近景攝影測量領域開創一條道路。

基本原理

多倍儀這種光學投影類測圖儀，現在已不用於測制地形圖.但將其用作測攝影機及其後的描繪，對較小物體進行超近景攝影測量，是一種既經濟又簡便的方法。

多倍儀進行超近景攝影測量是通過攝影光束的幾何反轉原理，在儀器上建立所攝物體的幾何模型，根據量測模型上各點的三維坐標，確定其平面位置和高程，並可繪製等值線圖。

使用多倍儀進行超近景攝影測量時不需要另購攝影機，而利用投影器只要稍加改裝，在投影器鏡頭上製做一個簡易的手動式快門蓋，即可做攝影機使用。對放在多倍儀繪圖桌上的物體進行立體攝影。並可將投影器承片盤上主點位置同時攝影在底片上，經攝影處理(不需要進行縮小儀縮放工作)，將底片安置投影器中(最好把底片仍放置在所攝影的投影器中)，經歸心、相對定向、絕對定向等步驟，恢復兒何模型，即可進行量測工作。

優點

(一)可不需購置專用攝影設備，利用投影器代替攝影機，因此一台多倍儀即可進行全部的超近景攝影測量工作。可廣泛的發揮多倍儀的作用。

(二)用同一個投影器先進行攝影然後用投影器投影，這樣攝影和投影時主距完全一致，因此可以消除由主距的誤差和鏡頭的畸變差的影響所產生的模型變形，從而正確的恢復攝影時的光束(注意嚴格的歸心)，可以大大提高量測精度。

(三)攝影后，如保持儀器的投影器位置不變，主梁的手輪和T型支架腳螺絲不動，仍處於攝影時的位置。而在投影建立兒何模型時，只需將底片進行歸心和用投影器、螺旋確定底片方位，即可恢復正確幾何模型，這樣可以大大減少作業步驟和作業時間，並且也可以減少建立模型的作業中產生的誤差，從而提高精度。但實際作業中如改變模型比例尺和投影高度等時也只需轉動少量有關螺旋，也較易達到定向要求和精度。

(四)用所攝影的底片，可直接放入投影器中進行投影。不需對底片進行縮放處理，因此作業簡便並減少了因底片縮放處理而產生的誤差。

(五)利用多倍儀可編制一系列資料。除可在模型上量測各點三維坐標、繪製平面圖或等值線圖，還可以在多倍儀上印曬糾正影像圖及立體像片對，如加上紅綠色濾光片進行彩色曬印即可得互補色立體影像圖。

用多倍儀進行的作業內容

為了進行多倍儀超近景攝影測量的可行性實驗，選用了一個半身石膏人像，繪製其正射移像的等值線圖。

(一)儀器裝備

採用各種類型多倍儀都可以，但要求投影器承片盤或鏡頭上有主點標誌，以便所攝底片有主點影像。根據所攝物體的大小、高低可採用常角、寬角或特寬角儀器。用投影器做為攝影機，需安裝簡易快門裝置，可選一直徑適合的瓶蓋，在蓋內四周貼上黑絨布，套在鏡頭上，用手開閉控制底片曝光。

(二)攝影前準備

首先檢查投影器暗箱是否露光，裝入底片把快門蓋和承片盤上的防護蓋蓋好在自然光下放一定時間，將底片進行攝影處理，看是否暗箱露光。將T型支架和主梁調到水平位置，使兩投影器按計算好的攝影基線長度安置，並使投影器調至水平位置(也可進行傾斜攝影)。投影器鏡頭至繪圖桌的距離可根據影像清晰距離和所攝物體在投影器景深範圍之內而定。

(三)攝影

將石膏像平放繪圖桌上(根據繪圖要求要放好聽攝物體位置)。

採用紅特硬玻璃片。用，i支100瓦白熾光燈泡照明(注意物體照明亮度要均勻及無陰影)。打開兩個投影器快門蓋進行1-15秒同時曝光。如在暗室，曝光也可不用開閉快門蓋，而用開閉照明燈來控制曝光，這樣能使兩張底片曝光時間相同，取得更好的效果。經攝影處理，底片質量良好。

(四)控制點的布設

可用收縮小的繪圖紙(最好是聚酚薄膜)用坐標展點儀(或線紋米尺)精確繪製格網(其格網距離可根據需要而定)，其格網點做為控制點，為使控制點在底片上影像清晰，可將格網點繪製明顯標誌或刺孔。攝影前將其圖紙固定在繪圖桌上，將所攝物體安置在圖紙上面，而後進行攝影。其格網點因都在一平而上其高程相等，或用多倍儀零件，不同高度的控制點柱對好格網點，準確量出其高做為控制點使用。

(五)建立一定比例尺正確幾何模型

其步驟方法同多倍儀測圖。

1.恢復內方位元素：將底片安置在投影器承片盤上使底片主點與承片盤主點嚴格重合歸心，因攝影主距與投影主距完全相同，因此就能恢復與攝影時完全一致的投影光束。

2.相對定向：將攝影時的兩投影器位置保持不變，此時只需轉動兩投影器K螺旋即可完成相對定向。並可利用格網控制點或模型特徵點檢查相對定向精度，如有上下視差只需少量轉動相對定向有關螺旋，就可完成相對定向工作。

3.絕對定向：按要求的繪圖比例尺繪製控制點格網底圖，即可根據格網底圖進行模型絕對定向，其方法同多倍儀測圖的絕對定向，如繪圖比例尺不是1：1時，只需改變一個投影器B}螺旋，就可確定模型比例尺，因T型支架腳螺旋和主梁的手輪都沒有變動，因此模型置平就可方便的完成。當模型比例尺要求1：1時，那絕對定向工作就更為簡單了。但在絕對定向時應考慮適當改變投影器高度間題，因為攝影時物體放在繪圖桌面上，而量測模型是用測繪台的承影盤上的測標進行的，因此必需使主梁保持水平向上移動，使影像清晰範圍和模型的高度在測繪台的承影盤上下移動範圍之內，才可進行量測(如測繪台的承影盤的高度不夠時可裝置承影盤的增高柱)。

(六)繪製正射等值線圖

其方法與多倍儀繪製地形圖相同。用測繪台的測標與模型相切，可確定三維坐標和描繪等值線，圖1就是繪製石膏像的正射等值線圖，其比例尺為1：1，等值線間隔為2mm。

套用示例

滿足適用範圍的物體都可用多倍儀進行超近景攝影測量，現介紹幾個套用的實例。

小型文物測量

許多較小的文物，如塑像、雕刻、珠寶、猿人頭骨等等，都是相當珍貴的，有的甚至是國寶。為了保護文物應建立文物檔案，以便萬一損壞或變形可有依據進行修復，如需仿製，也可提供設計依據。用多倍儀超近景攝影測量的方法可取得平面圖、縱面圖、等值線圖和互補色立體影象圖等系列資料。

生物醫學和生物工程

人和生物的外形都是極不規則的，用常規的測量方法，是難以得出生物體局部或整體的外型。對於一般攝影機，由於攝影距離近，也難以進行，而對於多倍儀正好可以較高的精度來完成這種測繪工作。它可用於醫學和生物學方面，進行測繪生物、人體及器官的外形，牙科學，兒童生長發育，外科學，整形，動植物形態，人與生物的基礎資料研究。且可為法醫學提供資料。對此，我們做了有效的嘗試，如：根據人口腔上下額製做的石膏模型來繪製的等值線圖，真人頭顱骨等值線圖，腳形等值線圖等，不僅為醫學研究拓寬了範圍，而且還為公安偵破提供了依據。

小型機械零件

對一些外型不規則的機械零件，量測及製圖是比較困難的。可按需要的角度用多倍儀超近景攝影測量的方法進行量測和製圖。在機械製造與金屬加工中，也可用此方法進行加工部件的質量控制測量。