攝像測(cè)量學(xué)原理與應(yīng)用研究

前言

1.攝像測(cè)量學(xué)的內(nèi)涵和發(fā)展歷史1）攝像測(cè)量學(xué)的內(nèi)涵 攝像測(cè)量學(xué)（videoInetrics或Videogrammetry）是近十幾年來(lái)國(guó)際上迅速發(fā)展起來(lái)的新興交叉學(xué)科，它主要是由傳統(tǒng)的攝影測(cè)量學(xué)（Photogrammetry）、光學(xué)測(cè)量（0ptical Measllrernent）與現(xiàn)代時(shí)尚的計(jì)算機(jī)視覺(jué)（computer Vision）和數(shù)字圖像處理分析（Digital Image Processing and Analysis）等學(xué)科交叉、融合，取各學(xué)科的優(yōu)勢(shì)和長(zhǎng)處而形成的，它的處理對(duì)象以數(shù)字（視頻）序列圖像為主。攝像測(cè)量學(xué)是研究利用攝像機(jī)、照相機(jī)等對(duì)動(dòng)態(tài)、靜態(tài)景物或物體進(jìn)行拍攝得到序列或單幀數(shù)字圖像，再應(yīng)用數(shù)字圖像處理分析等技術(shù)結(jié)合各種目標(biāo)三維信息的求解和分析算法，對(duì)目標(biāo)結(jié)構(gòu)參數(shù)或運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量和估計(jì)的理論和技術(shù)國(guó)內(nèi)外許多人也把攝像測(cè)量的技術(shù)方法稱為光學(xué)測(cè)量或簡(jiǎn)稱光測(cè)。攝像測(cè)量學(xué)的內(nèi)涵主要包括兩個(gè)方面：一是物體的空間三維特性與成像系統(tǒng)間的成像投影關(guān)系，即二維圖像與對(duì)應(yīng)三維空間物體之間的關(guān)系，這主要是測(cè)量學(xué)方面的知識(shí)：二是從單幅和多幅圖像中高精度自動(dòng)提取、匹配圖像目標(biāo)，這主要是計(jì)算機(jī)視覺(jué)、圖像分析方面的知識(shí)，隨著攝影測(cè)量的三角測(cè)量理論和計(jì)算機(jī)視覺(jué)的多視幾何理論的日趨發(fā)展成熟，目前攝像測(cè)量的研究越來(lái)越多地涉及第二個(gè)方面，即圖像目標(biāo)的自動(dòng)、高精度識(shí)別定位與匹配上它與常規(guī)圖像處理的不同在于更注重于目標(biāo)的提取定位精度。將三維空間中的景物成像到二維圖像上是一個(gè)退化過(guò)程，攝像測(cè)量學(xué)研究如何通過(guò)分析二維圖像來(lái)重建目標(biāo)的三維信息，為了進(jìn)行二維、三維定量測(cè)量，攝像測(cè)量必須將圖像與成像系統(tǒng)及其參數(shù)緊密聯(lián)系起來(lái)，而普通的圖像處理一般與成像系統(tǒng)參數(shù)無(wú)關(guān)，因此，攝像系統(tǒng)的高精度標(biāo)定是攝像測(cè)量的重要特點(diǎn)，傳統(tǒng)攝影測(cè)量涉及的大多是專業(yè)的攝影測(cè)量型相機(jī)，通常具有專門(mén)的標(biāo)定設(shè)備和方法而攝像測(cè)量大多采用的是普通的攝像機(jī)、照相機(jī)，經(jīng)過(guò)多種不同的標(biāo)定方法，可以使非測(cè)量型攝像機(jī)、照相機(jī)達(dá)到測(cè)量的要求，用于高精度測(cè)量。

內(nèi)容概要

攝像測(cè)量學(xué)是近十幾年來(lái)國(guó)際上迅速發(fā)展起來(lái)的新興交叉學(xué)科，主要是由傳統(tǒng)的攝影測(cè)量學(xué)、光學(xué)測(cè)量與現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)視覺(jué)和數(shù)字圖像處理分析等學(xué)科交叉、融合，取各學(xué)科的優(yōu)勢(shì)和長(zhǎng)處而形成的，具有高精度、非接觸、動(dòng)態(tài)測(cè)量等諸多優(yōu)點(diǎn)。本書(shū)在系統(tǒng)介紹、凝練攝像測(cè)量學(xué)基本原理和方法的基礎(chǔ)上，著重圍繞作者所在研究組二十多年來(lái)的教學(xué)科研實(shí)踐，系統(tǒng)總結(jié)了攝像測(cè)量學(xué)的經(jīng)典和前沿理論、方法，以及作者所提出的一系列新方法、新技術(shù)和最新應(yīng)用成果。  　本書(shū)可作為攝影測(cè)量、光學(xué)測(cè)量、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、精密儀器等專業(yè)研究生或高年級(jí)本科生的教材，也可供從事相關(guān)領(lǐng)域工作的科研和工程技術(shù)人員參考。

書(shū)籍目錄

前言第1章  數(shù)字圖像與攝像測(cè)量硬件基礎(chǔ)  1.1  數(shù)字圖像的基本特性  1.2  數(shù)字圖像硬件系統(tǒng)簡(jiǎn)介  1.3　攝像系統(tǒng)硬件常用參數(shù)術(shù)語(yǔ)  1.4　攝像測(cè)量系統(tǒng)分辨力  1.5  影響測(cè)量精度的幾個(gè)主要因素  參考文獻(xiàn)第2章  攝像測(cè)量學(xué)基本原理和算法  2.1  攝像測(cè)量常用成像模型  2.2　二維平面攝像測(cè)量  2.3  空間點(diǎn)目標(biāo)三維位置交會(huì)測(cè)量  2.4　光束法平差  2.5  空間直線和解析曲線測(cè)量法  參考文獻(xiàn)第3章  攝像測(cè)量系統(tǒng)標(biāo)定  3.1　像機(jī)標(biāo)定方法概述  3.2　基于控制點(diǎn)進(jìn)行像機(jī)標(biāo)定  3.3　基于控制直線的像機(jī)標(biāo)定方法  3.4　基于光束法平差優(yōu)化和約束條件的像機(jī)標(biāo)定  3.5  二維圖像畸變的標(biāo)定與修正  3.6　像機(jī)安裝參數(shù)標(biāo)定方法  參考文獻(xiàn)第4章  圖像目標(biāo)亞像素定位技術(shù)　4.1  亞像素定位原理和算法設(shè)計(jì)原則　4.2　矩方法　4.3　擬合法　4.4　數(shù)字相關(guān)亞像素定位法　4.5  定位算法性能評(píng)價(jià)仿真圖的制作　4.6  亞像素定位技術(shù)在面內(nèi)轉(zhuǎn)角測(cè)量中的應(yīng)用實(shí)例  參考文獻(xiàn)第5章  圖像序列運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)與跟蹤  5.1  運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)的數(shù)字減影法  5.2　特征標(biāo)志的自動(dòng)識(shí)別跟蹤  5.3  基于模板匹配的目標(biāo)識(shí)別跟蹤技術(shù)  5.4　Mean Shift跟蹤算法  5.5　基于光流的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)  5.6  目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡預(yù)測(cè)與多目標(biāo)跟蹤  5.7　數(shù)據(jù)平滑與速度、加速度計(jì)算  參考文獻(xiàn)第6章  體目標(biāo)三維位置姿態(tài)參數(shù)測(cè)量  6.1  PNP問(wèn)題  6.2  定制結(jié)構(gòu)目標(biāo)位置姿態(tài)測(cè)量  6.3　基于輪廓匹配測(cè)量目標(biāo)位置姿態(tài)  6.4  目標(biāo)位置姿態(tài)參數(shù)的雙目交會(huì)測(cè)量  參考文獻(xiàn)第7章  目標(biāo)表面三維結(jié)構(gòu)和形狀測(cè)量　7.1  基于多視圖幾何約束的圖像特征點(diǎn)匹配　7.2  從未標(biāo)定圖像序列重建目標(biāo)表面三維結(jié)構(gòu)基本原理　7.3  從像機(jī)內(nèi)參數(shù)已知的兩視圖測(cè)量目標(biāo)表面三維結(jié)構(gòu)　7.4  攝像測(cè)量問(wèn)題求解的全局優(yōu)化方法　7.5　結(jié)構(gòu)光三維測(cè)量法　參考文獻(xiàn)第8章  飛行器視覺(jué)導(dǎo)航方法與技術(shù)　8.1  基于序列圖像和測(cè)高數(shù)據(jù)的飛行器自測(cè)速方法　8.2  基于序列圖像與基準(zhǔn)圖匹配的飛行器定位測(cè)速測(cè)向方法　8.3  機(jī)載飛行器視覺(jué)著陸引導(dǎo)方法與技術(shù)　8.4　地基飛行器視覺(jué)著陸引導(dǎo)方法與技術(shù)　8.5  基于機(jī)載序列圖像三維地形重建的地形匹配定位導(dǎo)航方法　8.6  航天器自主交會(huì)對(duì)接視覺(jué)引導(dǎo)方法與技術(shù)　參考文獻(xiàn)第9章  折線光路像機(jī)鏈攝像測(cè)量原理與應(yīng)用　9.1  折線光路像機(jī)鏈攝像測(cè)量的背景和意義　9.2  折線光路像機(jī)鏈攝像測(cè)量原理  9.3　折線光路攝像測(cè)量的實(shí)現(xiàn)與精度分析  9.4　折線光路像機(jī)鏈攝像測(cè)量的應(yīng)用與驗(yàn)證試驗(yàn)  參考文獻(xiàn)第10章  測(cè)量點(diǎn)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的單目運(yùn)動(dòng)軌跡交會(huì)法  10.1  單目運(yùn)動(dòng)軌跡交會(huì)法的基本原理  10.2　軌跡參數(shù)空間搜索法  10.3　平移交會(huì)法  10.4　單目三維運(yùn)動(dòng)軌跡交會(huì)法  10.5  驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)  參考文獻(xiàn)第11章  基于條紋方向和條紋等值線的ESPI與InSAR干涉條紋圖處理方法　11.1  系列旋濾波、等值線窗口濾波理論與方法　11.2  ESPI和InSAR數(shù)據(jù)處理中的系列等值線相關(guān)干涉法（CCI法）　參考文獻(xiàn)第12章  攝像測(cè)量學(xué)應(yīng)用實(shí)例　12.1  數(shù)字式光測(cè)圖像自動(dòng)分析判讀系統(tǒng)　12.2  火箭待發(fā)段箭體傾倒角度實(shí)時(shí)測(cè)量圖像分系統(tǒng)　12.3  “神舟六號(hào)”航天員艙內(nèi)三維運(yùn)動(dòng)單目攝像測(cè)量　12.4  “華南虎”照片的攝像測(cè)量研究　12.5  多目標(biāo)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的高速攝像測(cè)量　12.6　機(jī)翼動(dòng)態(tài)變形攝像測(cè)量　參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第1章 數(shù)字圖像與攝像測(cè)量硬件基礎(chǔ)1.1 數(shù)字圖像的基本特性數(shù)字圖像是攝像測(cè)量的基本信息載體，采集記錄并處理測(cè)量對(duì)象的數(shù)字圖像或數(shù)字圖像序列，從而識(shí)別、提取、匹配、跟蹤并精確定位對(duì)象目標(biāo)及其特征等，是攝像測(cè)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。因此，了解、掌握和靈活運(yùn)用數(shù)字圖像的基本特性，是學(xué)習(xí)、掌握和使用攝像測(cè)量知識(shí)技術(shù)的基礎(chǔ)。隨著對(duì)攝像測(cè)量的深入學(xué)習(xí)研究，會(huì)越來(lái)越多涉及有關(guān)數(shù)字圖像處理、圖像分析、圖像理解等專門(mén)課程知識(shí)的研究。假設(shè)讀者已經(jīng)學(xué)習(xí)掌握了數(shù)字圖像處理分析的有關(guān)知識(shí)。鑒于數(shù)字圖像知識(shí)是攝像測(cè)量的基礎(chǔ)并考慮到本書(shū)的完整性，本節(jié)簡(jiǎn)要介紹攝像測(cè)量關(guān)注的一些數(shù)字圖像基本特性。1.1.1 圖像及圖像的數(shù)字化圖像是對(duì)客觀世界的一種相似性的生動(dòng)模仿或描述，通常說(shuō)的圖像是指能為視覺(jué)系統(tǒng)或成像傳感器所感知的客觀世界物體的信息描述形式。圖像實(shí)質(zhì)上是客觀世界反射或透射的某種能量輻射的空間分布被眼睛或成像傳感器記錄下來(lái)的內(nèi)容，能夠在一定程度上反映物體的某些特性。對(duì)于人眼，這種能量形式就是可見(jiàn)光，而對(duì)于各種不同的成像傳感器，這種能量形式則還可能是紅外光（熱紅外圖像）、X射線（CT圖像）、超聲波（B超圖像）以及微波（微波雷達(dá)圖像）等。

編輯推薦

《攝像測(cè)量學(xué)原理與應(yīng)用研究》講述了：攝像測(cè)量學(xué)是研究利用攝像機(jī)、照相機(jī)等對(duì)動(dòng)態(tài)、靜態(tài)景物或物體進(jìn)行拍攝得到序列或單幀數(shù)字圖像，再應(yīng)用數(shù)字圖像處理分析等技術(shù)結(jié)合各種目標(biāo)三維信息的求解和分析算法，對(duì)目標(biāo)結(jié)構(gòu)參數(shù)或運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量和估計(jì)的理論和技術(shù)國(guó)內(nèi)外許多人也把攝像測(cè)量的技術(shù)方法稱為光學(xué)測(cè)量或簡(jiǎn)稱光測(cè)。

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