● 摘要
数字近景摄影测量在航空、汽车、公安刑事侦破、交通事故及其它事故现场处理、大型工程建设监测等方面，具有广阔的应用前景。但在实际的应用中，不仅需要高分辨率的图像，更需要较大的视场和快速的摄影测量速度，以提供可以详细完整记录对象的全方位信息。特别是随着犯罪、交通事故、安全事故、不可抗拒的天灾的频发，对这些事故的勘探和分析变得尤为重要。本课题结合公安、交通、遥感等行业的巨大需求，在北京市创新团队科研协作项目的资助下，设计一种基于全景图的三维测量系统，实现了全景图数据获取、畸变校正及空间点距离测量功能，其主要研究成果如下：设计了基于线阵扫描全景图像的三维测量系统。在部件选型、功能设计、功能算法实现等方面进行了系统研究，形成了一整套相关设计方案。完成系统结构及全景图采集流程的设计，解决了数据采集过程中的同步问题。针对系统中鱼眼镜头的畸变问题，分析了现有鱼眼镜头的投影和校正模型以及校正算法的不足，使用了基于球面透视投影约束的自动校正算法。采用改进的面积统计方法进行鱼眼图轮廓提取，计算出来的鱼眼图半径精度较高，减小了后期数据处理的误差。采用Levenberg-Marquardt算法与SVD分解进行非线性优化，较好地解决了鱼眼图像的畸变问题。最后利用畸变参数和三角测量法进行空间点的距离测量，给出测量结果，验证了系统的测量精度。目前，全景测量系统的研制已完成。系统可以采集360°×180°的全景图，测量相对误差小于5%，扫描速度可达90s/周。