| 内蒙古自治区测绘院010051 摘要：随着摄影测量和相关领域技术的不断发展，使得数字工业摄影测量技术日趋成熟。数字工业摄影测量技术是指对非地形目标进行摄影并确定其外 形、形态和几何位置的技术。该技术包括不规则物体的外形测量、动态目标的轨迹测量和燃烧爆炸等不可接触物体的测量。它广泛应用于采矿、冶金、机械、车辆 和船舶制造等方面。本文详细介绍了数字工业摄影测量技术的系统、发展现状以及未来发展趋势。 关键词：摄影测量；数字；测量系统；计算机 中图分类号：J4 文献标识码：A 引言 数字工业摄影测量技术是随着摄影测量技术、计算机技术和遥感技术的 发展而形成的新兴技术，是指对非地形目标进行摄影并确定其外形、形态和几 何位置的技术。数字工业摄影测量技术融合了数字近景摄影测量的基本原理、 计算机视觉的相关理论、计算机技术、数字图像处理技术、模式识别等学科的 理论和方法，利用数字像机获取被测目标的数字影像来得到物体的形态、位 置、姿态和运动从而完成对物体的测量。由于该技术利用计算机处理信息，属 于非接触性测量技术。具有危险性低、信息容量高、信息易存储、可重复使用、 精度高、速度快等优点。因此广泛应用于国民经济、科技研究和国防建设等领 域。随着科技的不断向前发展,研究的进一步深入,数字工业摄影测量将向实时 近景摄影测量发展,它将成为对非地形目标进行测量的主要手段,并且实时性、 全自动源数据获取及仿真虚拟手段的研究将成为应用研究的趋势。 一、数字工业摄影测量技术的发展历程 （一）国外发展历程 早在上世纪60 年代，国外就开始了数字工业摄影测量的研究。将摄影测 量的相关理论、算法及软硬件逐步应用到工业测量领域，促进了工业的发展。 数字工业摄影测量技术快速发展阶段始于90 年代，随着计算机技术的快速 发展和日益普及，同时工业对高精度摄影测量技术的要求越来越高，工业摄 影测量技术逐步进入数字化时代。目前，数字工业摄影测量理论趋于完善，技 术趋于成熟。 国外已经有多家公司推出了自己的数字工业摄影测量系统：美国大地测 量公司的“V-STARS 系统”、挪威Metronor 公司的“Metronor 系统”和德国 Aicon3D 公司的“DPA-Pro 系统”等。 （二）国内发展历程 国内对数字工业摄影测量的研究开始于70 年代。当时，一些研究机构就 开始着力于摄影测量技术在工业领域的应用。由于知识的落后和生产水平的 限制，该技术仍处于起步阶段，发展较为缓慢。90 年代初，随着高精度摄影测 量技术的进步，工业摄影测量技术大量应用在冶金、机械、车辆和采矿等工业 领域，并且取得了显著的成效。同时，高校及研究机构对有关工业摄影测量技 术的国内外相关理论及工程实践进行了研究，并针对数字工业摄影测量技术 如何应用在工业测量领域提出了一系列创新理论，形成了一套新的。该阶段 为初步发展阶段。数字工业摄影测量技术在理论和应用方面都有新的发展。 目前，数字工业摄影测量技术已经进入快速发展阶段。随着摄影测量技术、计 算机技术和遥感技术的快速发展以及国内工业的飞速发展，许多研究机构引 进国外的先进摄影测量技术、吸收新的工业摄影测量理念。在数字工业摄影 测量方面进行了很多的研究及应用工作。 目前，国内数字工业摄影测量产品主要有：天津大学研制的“汽车车轮定 位参数激光视觉测量系统”、西安交通大学研制的“大型复杂曲面产品的反求 和三维快速检测系统”和武汉大学研究的“Lensphoto”等。 二、数字工业摄影测量的关键技术 数字工业摄影测量技术是指对非地形目标进行摄影并确定其外形、形态 和几何位置的技术。它属于高精度、大尺度三维坐标测量。为满足以上要求， 需要解决以下关键性技术问题。 （一）高质量影像的获取 获取高质量数字图像是高精度测量的基础之一。数字工业摄影测量技术 需要对测量中使用的人工标志及其属性、光源特性、数字像机的设置和与成 像质量有关的技术和设备等进行研究。 （二）摄影测量的人工标志 数字工业摄影测量技术使用人工标志作为测量的特征点。工业部件表面 通常缺乏丰富、明显的纹理信息，在摄影测量过程中产生的图像，往往缺乏足 够的、准确的特征点。为了避免这一不足，数字工业摄影测量中，采用设置人 工标志点的方式产生足够数量且对比明显的特征点。发光二极管、投影激光、 回光反射标志等均为人工标志点。 （三）圆形人工标志偏心差 在高精度工业摄影测量中，标志中心点定位偏心差是影响测量精度的因 素。确定偏心差数学模型以及模型矫正工作有利于提高测量精度。 （四）人工编码标志 使用人工编码标志可以加快测量速度，实现测量的自动化。每个编码标 志对应一个唯一的编码，因此能够利用数字图像处理技术进行自动识别。设 计编码标志应遵循以下原则：具有足够的编码容量、尺寸不宜过大、有唯一定 位点和易于自动、准确识别。在数字工业摄影测量中，常用的编码标志有同心 圆环型编码标志和点分布编码标志。同心圆环型编码标志采用二进制编码原 理，具有原理简单、易于识别等优点。点分布编码标志由一组圆形标志点按照 一定规则排列而成。 三、数字工业摄影测量技术发展趋势 现阶段，数字工业摄影测量技术在理论研究和工业实践方面都日趋完 善。经过几十年的发展，该技术逐步走向产品化、实用化和高效化。从数字工 业摄影测量技术的发展历程和现状，可以预测其发展趋势。 （一）相机呈多样化、专业化 数字工业摄影测量常用的传感器主要是数码单反相机、红外相机、工业 摄像头等。数码单反相机的价格低廉且成像性能强大，成为摄影测量的常用 传感器。研究者也对单反相机进行了专业改进，使其更加适用于摄影测量。 （二）测量精度、自动化程度不断提高 工业部件制造精度、表面复杂程度不断提高，数字工业摄影测量技术也 必然向着高精度、超高精度和高度自动化方向发展。 （三）三维数据分析软件专业化、精细化 获取三维坐标信息是数字工业摄影测量的基本功能。获取的三维坐标信 息需要处理分析，才可以应用到所需的领域。多样性和复杂性的应用领域需 要我们针对不同用户开发各种专用的、精细的数据分析软件。 结语 数字工业摄影测量技术是随着摄影测量技术、计算机技术和遥感技术的 发展而形成的新兴技术，是指对非地形目标进行摄影并确定其外形、形态和 几何位置的技术。数字工业摄影测量技术随着科技的不断进步、研究的不断 深入,数字工业摄影测量将向实时近景摄影测量发展,它将成为对非地形目标 进行测量的主要手段。 参考文献 [1]黄桂平.数字近景工业摄影测量关键技术研究与应用[D].天津大学博士 论文，2005。 [2]冯启强.数字工业摄影测量技术研究与实践[D].解放军信息工程大学博 士论文，2010。 |
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