一种普通数码相机极坐标法单片摄影测量点位三维坐标的技术方法

摘要

本发明公开了一种普通数码相机极坐标法单片摄影测量点位三维坐标的技术方法。该发明是使用普通定焦数码相机单片拍摄四点，各点竖直放置一根定长杆，依次旋转，使得每次摄影与上一次摄影的可视范围内重叠两点，直到旋转成一个圆。通过摄影测量的原理，利用物方与像方之间的关系，解算物方坐标，通过各个坐标系之间三次平移和三次旋转，实现坐标系转换，将各个坐标系最终转换至S

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种地面摄影测量方法，特别是一种普通数码相机极坐标法单片摄影测量点位三维坐标的技术方法。

二、技术背景

到目前为止，地面摄影测量外方位元素包括三个线元素X、Y、Z以及三个角元素ω、κ的解算比较复杂，同时对外业仪器的安置使用要求比较繁琐，需要的同名点的个数也比较多，计算量大。

因此，在解算三维坐标的过程中极易出现错误，需要对点位三维坐标的解算方法加以优化。

三、发明内容

本发明的目的是提供一种普通数码相机极坐标法单片摄影测量点位三维坐标的技术方法。

使用普通定焦数码相机单片拍摄四点，各点竖直放置一根定长杆，依次旋转，使得每次摄影与上一次摄影的可视范围内重叠两点，直到旋转成一个圆。通过摄影测量的原理，利用物方与像方之间的关系，解算物方坐标，通过各个坐标系之间三次平移和三次旋转，实现坐标系转换，将各个坐标系最终转换至S1坐标系，完成全部点位的三维坐标测量。

本项发明具有以下优点：

①利用物方与像方之间的关系，解算物方坐标：通过像方坐标、定焦相机的焦距、竖直杆实际长度及竖直杆在像片中的长度等，方便快捷地解算物方坐标；

②相邻两次摄影之间重叠两点，起到“传递”作用，使得各个坐标系下的坐标最终都可以转换为S₁坐标系下的坐标；

③每次摄影旋转一定角度，旋转至最初的1，2点，完成待测区域完整一周的摄影。

四、附图说明

下面结合附图和实例对本发明进一步说明。

图1是摄影测量原理示意图。

五、具体实施方式：

(1)在待测区域选定S作为起始摄站点，安置相机，其中，相机为普通定焦数码相机，对待测目标物保持正直摄影，其中，在相机可视范围内选择四点1，2，3，4，并在各点竖直放置一根定长杆，其中，杆长为L，此时坐标系为S₁；

(2)在坐标系S₁完成摄影后，将相机旋转过一定角度，保证3，4点在新的可视范围内，在相机可视范围内确定四点3，4，5，6，同样在5，6点竖直放置一根定长杆，其中杆长为L，此时坐标系为S₂；

(3)依次旋转相机，确保每次摄影重叠两点，直到形成一个圆，完成各坐标系下的摄影，最后一次摄影可视范围内的四个点应为n-1，n-2，1，2；

(4)由于已知竖直杆长为L和定焦相机焦距f，通过读取第一张像片中的长度，利用数学模型和数学模型其中，(X_i，Y_i，Z_i)为任意点在S₁坐标系中的物方坐标，(u_i，v_i)为任意点在S₁坐标系中的像方坐标，f为定焦相机的焦距，Δv_A为竖直杆在像片中的长度，L为竖直杆的实际长度，解算求得各点的物方坐标；

(5)各坐标系间通过三次平移和三次旋转，完成坐标系之间的转换，从而可以将在S₂，S₃……坐标系下的坐标转换为在S₁坐标系下的坐标。完成全部点位的三维坐标测量。