攝像測量學(xué)原理與應(yīng)用研究

前言

1.攝像測量學(xué)的內(nèi)涵和發(fā)展歷史1）攝像測量學(xué)的內(nèi)涵 攝像測量學(xué)（videoInetrics或Videogrammetry）是近十幾年來國際上迅速發(fā)展起來的新興交叉學(xué)科，它主要是由傳統(tǒng)的攝影測量學(xué)（Photogrammetry）、光學(xué)測量（0ptical Measllrernent）與現(xiàn)代時尚的計算機視覺（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)勢和長處而形成的，它的處理對象以數(shù)字（視頻）序列圖像為主。攝像測量學(xué)是研究利用攝像機、照相機等對動態(tài)、靜態(tài)景物或物體進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)合各種目標三維信息的求解和分析算法，對目標結(jié)構(gòu)參數(shù)或運動參數(shù)進行測量和估計的理論和技術(shù)國內(nèi)外許多人也把攝像測量的技術(shù)方法稱為光學(xué)測量或簡稱光測。攝像測量學(xué)的內(nèi)涵主要包括兩個方面：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，即二維圖像與對應(yīng)三維空間物體之間的關(guān)系，這主要是測量學(xué)方面的知識：二是從單幅和多幅圖像中高精度自動提取、匹配圖像目標，這主要是計算機視覺、圖像分析方面的知識，隨著攝影測量的三角測量理論和計算機視覺的多視幾何理論的日趨發(fā)展成熟，目前攝像測量的研究越來越多地涉及第二個方面，即圖像目標的自動、高精度識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退化過程，攝像測量學(xué)研究如何通過分析二維圖像來重建目標的三維信息，為了進行二維、三維定量測量，攝像測量必須將圖像與成像系統(tǒng)及其參數(shù)緊密聯(lián)系起來，而普通的圖像處理一般與成像系統(tǒng)參數(shù)無關(guān)，因此，攝像系統(tǒng)的高精度標定是攝像測量的重要特點，傳統(tǒng)攝影測量涉及的大多是專業(yè)的攝影測量型相機，通常具有專門的標定設(shè)備和方法而攝像測量大多采用的是普通的攝像機、照相機，經(jīng)過多種不同的標定方法，可以使非測量型攝像機、照相機達到測量的要求，用于高精度測量。

內(nèi)容概要

攝像測量學(xué)是近十幾年來國際上迅速發(fā)展起來的新興交叉學(xué)科，主要是由傳統(tǒng)的攝影測量學(xué)、光學(xué)測量與現(xiàn)代的計算機視覺和數(shù)字圖像處理分析等學(xué)科交叉、融合，取各學(xué)科的優(yōu)勢和長處而形成的，具有高精度、非接觸、動態(tài)測量等諸多優(yōu)點。本書在系統(tǒng)介紹、凝練攝像測量學(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的教學(xué)科研實踐，系統(tǒng)總結(jié)了攝像測量學(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。  　本書可作為攝影測量、光學(xué)測量、計算機視覺、精密儀器等專業(yè)研究生或高年級本科生的教材，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。

書籍目錄

前言第1章  數(shù)字圖像與攝像測量硬件基礎(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)簡介  1.3　攝像系統(tǒng)硬件常用參數(shù)術(shù)語  1.4　攝像測量系統(tǒng)分辨力  1.5  影響測量精度的幾個主要因素  參考文獻第2章  攝像測量學(xué)基本原理和算法  2.1  攝像測量常用成像模型  2.2　二維平面攝像測量  2.3  空間點目標三維位置交會測量  2.4　光束法平差  2.5  空間直線和解析曲線測量法  參考文獻第3章  攝像測量系統(tǒng)標定  3.1　像機標定方法概述  3.2　基于控制點進行像機標定  3.3　基于控制直線的像機標定方法  3.4　基于光束法平差優(yōu)化和約束條件的像機標定  3.5  二維圖像畸變的標定與修正  3.6　像機安裝參數(shù)標定方法  參考文獻第4章  圖像目標亞像素定位技術(shù)　4.1  亞像素定位原理和算法設(shè)計原則　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  定位算法性能評價仿真圖的制作　4.6  亞像素定位技術(shù)在面內(nèi)轉(zhuǎn)角測量中的應(yīng)用實例  參考文獻第5章  圖像序列運動目標檢測與跟蹤  5.1  運動目標檢測的數(shù)字減影法  5.2　特征標志的自動識別跟蹤  5.3  基于模板匹配的目標識別跟蹤技術(shù)  5.4　Mean Shift跟蹤算法  5.5　基于光流的運動檢測  5.6  目標運動軌跡預(yù)測與多目標跟蹤  5.7　數(shù)據(jù)平滑與速度、加速度計算  參考文獻第6章  體目標三維位置姿態(tài)參數(shù)測量  6.1  PNP問題  6.2  定制結(jié)構(gòu)目標位置姿態(tài)測量  6.3　基于輪廓匹配測量目標位置姿態(tài)  6.4  目標位置姿態(tài)參數(shù)的雙目交會測量  參考文獻第7章  目標表面三維結(jié)構(gòu)和形狀測量　7.1  基于多視圖幾何約束的圖像特征點匹配　7.2  從未標定圖像序列重建目標表面三維結(jié)構(gòu)基本原理　7.3  從像機內(nèi)參數(shù)已知的兩視圖測量目標表面三維結(jié)構(gòu)　7.4  攝像測量問題求解的全局優(yōu)化方法　7.5　結(jié)構(gòu)光三維測量法　參考文獻第8章  飛行器視覺導(dǎo)航方法與技術(shù)　8.1  基于序列圖像和測高數(shù)據(jù)的飛行器自測速方法　8.2  基于序列圖像與基準圖匹配的飛行器定位測速測向方法　8.3  機載飛行器視覺著陸引導(dǎo)方法與技術(shù)　8.4　地基飛行器視覺著陸引導(dǎo)方法與技術(shù)　8.5  基于機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  航天器自主交會對接視覺引導(dǎo)方法與技術(shù)　參考文獻第9章  折線光路像機鏈攝像測量原理與應(yīng)用　9.1  折線光路像機鏈攝像測量的背景和意義　9.2  折線光路像機鏈攝像測量原理  9.3　折線光路攝像測量的實現(xiàn)與精度分析  9.4　折線光路像機鏈攝像測量的應(yīng)用與驗證試驗  參考文獻第10章  測量點目標運動參數(shù)的單目運動軌跡交會法  10.1  單目運動軌跡交會法的基本原理  10.2　軌跡參數(shù)空間搜索法  10.3　平移交會法  10.4　單目三維運動軌跡交會法  10.5  驗證實驗  參考文獻第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）　參考文獻第12章  攝像測量學(xué)應(yīng)用實例　12.1  數(shù)字式光測圖像自動分析判讀系統(tǒng)　12.2  火箭待發(fā)段箭體傾倒角度實時測量圖像分系統(tǒng)　12.3  “神舟六號”航天員艙內(nèi)三維運動單目攝像測量　12.4  “華南虎”照片的攝像測量研究　12.5  多目標運動參數(shù)的高速攝像測量　12.6　機翼動態(tài)變形攝像測量　參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：第1章 數(shù)字圖像與攝像測量硬件基礎(chǔ)1.1 數(shù)字圖像的基本特性數(shù)字圖像是攝像測量的基本信息載體，采集記錄并處理測量對象的數(shù)字圖像或數(shù)字圖像序列，從而識別、提取、匹配、跟蹤并精確定位對象目標及其特征等，是攝像測量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。因此，了解、掌握和靈活運用數(shù)字圖像的基本特性，是學(xué)習(xí)、掌握和使用攝像測量知識技術(shù)的基礎(chǔ)。隨著對攝像測量的深入學(xué)習(xí)研究，會越來越多涉及有關(guān)數(shù)字圖像處理、圖像分析、圖像理解等專門課程知識的研究。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。鑒于數(shù)字圖像知識是攝像測量的基礎(chǔ)并考慮到本書的完整性，本節(jié)簡要介紹攝像測量關(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)字化圖像是對客觀世界的一種相似性的生動模仿或描述，通常說的圖像是指能為視覺系統(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的內(nèi)容，能夠在一定程度上反映物體的某些特性。對于人眼，這種能量形式就是可見光，而對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（微波雷達圖像）等。

編輯推薦

《攝像測量學(xué)原理與應(yīng)用研究》講述了：攝像測量學(xué)是研究利用攝像機、照相機等對動態(tài)、靜態(tài)景物或物體進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)合各種目標三維信息的求解和分析算法，對目標結(jié)構(gòu)參數(shù)或運動參數(shù)進行測量和估計的理論和技術(shù)國內(nèi)外許多人也把攝像測量的技術(shù)方法稱為光學(xué)測量或簡稱光測。

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