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數字近景攝影測量

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數字近景攝影測量系統一般分為單台像機的離線測量系統、多台像機的聯機測量系統。此類系統與其它類系統一樣具有精度高、非接觸測量和便攜等特點。

1 數字近景攝影測量 -一、數字近景攝影測量

  攝影測量(photogrammetry)是一門通過分析記錄在膠片或電子載體上的影像,來確定被測物體的位置、大小和形狀的科學。它包括很多分支學科,如航空攝影測量、航天攝影測量和近景攝影測量等。


  攝影測量在工業測量和工程測量中的應用一般稱為非地形攝影測量。其中,近景攝影測量(close range photogrammetry)是指測量範圍小於100m、像機布設在物體附近的攝影測量。它經歷了從模擬、解析到數字方法的變革,硬體也從膠片像機發展到數字像機。


  將以數字相(像)機為圖像採集感測器、並對所攝圖像進行數字處理的近景攝影測量稱為數字近景攝影測量。


  數字近景攝影測量系統一般分為單台像機的離線測量系統、多台像機的聯機測量系統。此類系統與其它類系統一樣具有精度高、非接觸測量和便攜等特點。此外,還具有其它系統所無法比擬的優點:測量現場工作量小、快速、高效和不易受溫度變化、振動等外界因素的干擾。國外的生產廠家和產品很多,如美國GSI公司的V-STARS系統、挪威Metronor公司的Metronor系統和德國AICON 3D公司的DPA-Pro系統等。

2 數字近景攝影測量 -二、數字近景攝影測量的發展

  數字近景攝影測量的發展歷史可以概括為五個不同特徵的時期:基礎階段的早期;初進入數字階段的逐步發展期;進入數字階段的全面發展時期、穩步研究和加大推廣應用的深入發展期和新近的成熟期。


  從1964年~1984年是數字近景攝影測量早期階段,這一時期的研究成果主要是奠定了數字近景攝影測量的理論基礎,包括圖像處理演算法、誤差理論、CCD器件的研究及應用、模板匹配演算法與多張像片的同時處理技術等,因此有人將這個時期稱為數字近景攝影測量的嬰兒期(infant state。


  從1984~1988年是初進入數字階段的逐步發展期,開始逐漸研發出許多數字近景攝影測量系統,儘管很少是實用的,但在系統的設計、開發、標定等方面為後續的研發奠定了基礎。1986年6月在加拿大的渥太華召開的國際攝影測量與遙感大會(ISPRS)的年會上,數字近景攝影測量成為第五委員會的主題之一;1987年6月在瑞士interlaken召開的ISPRS年會,是第一次單獨以數字攝影測量為主題的國際會議;1988年在日本京都召開的第16屆ISPRS大會上,第五委員會被正式改名為「近景攝影測量與機器視覺」(close range photogrammetry and machine vision),大量的文章都是關於數字近景攝影測量的。


  從1988年~1992年,數字近景攝影測量步入全面發展時期,越來越多的研究者在此方向進行研究和系統開發,出現了許多成功的應用報道,而且應用鄰域大大拓寬了(如工業測量、生物立體測量、流量測量、汽車碰撞實驗測量和空間探測等。這一時期顯著的特點有:(1)在學術研究和商業系統方面,全自動測量系統數量繼續增加;(2)應用領域及行業大大拓寬;(3)與計算機視覺等其它學科的交流開始變多,相互間在學術會議及論文出版等方面互為支持。


  從1992年~1996年,數字近景攝影測量的研究和開發不再像前一階段那樣不斷出現新成果和新發現,而是處於更加穩步的發展,業內更多的關注是拓展應用和成型系統的市場推廣。已有的老公司推出新的數字化產品(如美國GSI公司在1994年對模擬測量系統進行改造后推出了數字測量系統V-STARS),也新出現了許多很專業化的小公司和新系統(如挪威的Metronor公司的Metronor系統、加拿大的EOS公司的PhotoModeler系統,AICON 3D 公司DPA-Pro系統)。一系列的會議論文集公開出版,表明數字近景攝影測量技術和研究已趨於成熟。


  從1996年至今,數字近景攝影測量的研究及應用已步入成熟期。它已能滿足醫學領域對圖像實時性、幾何高精度方面的要求,可用於外科、人體測量學、人類行為動作的監控測量等。研究的重點從幾何量測精度轉為實時性、全自動化和測量結果的深加工(三維建模與虛擬現實)等,尤其是激光掃描技術的發展,使得多感測器數據採集及數據融合等問題倍受關注,從而也使數字近景攝影與計算機視覺的關係越發密切。

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