一種數位相機配合量測工具的古建築測繪方法
2023-07-26 01:21:56 2
一種數位相機配合量測工具的古建築測繪方法
【專利摘要】本發明公開了一種數位相機配合量測工具的古建築測繪方法，以數位相機、量測工具為工具，在內方位元素未知和外方位元素已知或可測的情況下，單像測量建築物的立面尺寸，具體包括以下步驟：使用量測工具量測攝影點到建築物外立面的垂直距離；在建築物外立面上固定水平和豎向標準尺；數位相機保持水平狀態拍攝，獲取待測區域的相片，通過相片獲取標準尺的像方尺寸；根據標準尺的像方尺寸，利用相似三角形比例關係，確定水平方向和垂直方向像方尺寸和物方尺寸比例值；根據水平方向和垂直方向的像方尺寸和物方尺寸的比例值，分別獲取建築物的外立面水平方向和垂直方向各部分尺寸。本發明方法能夠簡單快速地測量建築物的立面尺寸，提高了測繪精度和工作效率。
【專利說明】一種數位相機配合量測工具的古建築測繪方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種數字近景攝影建築物測繪方法，特別是一種數位相機配合量測工具古建築的測繪方法。
【背景技術】
[0002]古建築測繪是保護、發掘、整理和有效開發古代優秀建築遺產的基礎環節。在單體建築的正立面、側立面、背立面的測繪中，因為沒有搭架，無法上到建築物上用皮捲尺測量高度，或者人為的測量行為會對該建築造成一定的破壞，所以這一類立面圖都必須藉助輔助工具進行測量，一般採用皮尺加電子經緯儀或全站儀等單點採集方式。
[0003]近期，近景攝影測量技術被引入到測繪工作當中，包括利用量測型相機測繪和非量測型相機拍攝多張相片測繪等方法，通過這些方法，可以獲得較高的測繪效率和更多部位的量測值。但以上各種方法均存在著其缺點:
[0004]①利用皮尺加電子經緯儀或全站儀等單點採集方式速度慢、效率低，儀器攜帶不方便，並且架設儀器、搬站、調平儀器等步驟繁瑣費時。
[0005]②用量測型相機採用光束法嚴密平差測繪，其內方位已知，需要控制點較少，理論比較嚴密，求解的精度高，但是量測相機價格昂貴。
[0006]因此，在測繪工作中單點採集方式或量測相機測繪都存在較大的局限性。
【發明內容】
[0007]本發明的目的為了克服現有的測量技術在古建築測繪中不可避免地帶來的破壞性行為和技術缺點，提高測繪建築物立面尺寸的精度、測量準確性，提高工作效率，提供一種數位相機配合量測工具的古建築測繪方法。
[0008]本發明是以數位相機為工具，利用量測工具，實現單像測量建築物立面尺寸的目的。
[0009]一種數位相機配合量測工具的古建築測繪方法，以數位相機、量測工具為工具，在內方位元素未知和外方位元素已知或可測的情況下，單像測量建築物的立面尺寸，具體包括以下步驟:
[0010](I)、使用量測工具量測攝影點到建築物外立面的垂直距離；
[0011](2)、在建築物外立面上固定水平和豎向標準尺；
[0012](3)、數位相機保持水平狀態拍攝，獲取待測區域的相片，通過相片獲取標準尺的像方尺寸；
[0013](4)、根據標準尺的像方尺寸，利用相似三角形的比例關係，確定水平方向和垂直方向像方尺寸和物方尺寸比例值；
[0014](5)、根據水平方向和垂直方向的像方尺寸和物方尺寸的比例值，分別獲取建築物的外立面水平方向和垂直方向各部分尺寸。
[0015]所述數位相機為具備手動調焦功能的數位相機。[0016]與現有技術相比，本發明具有以下優點:
[0017](I)、本發明方法採用數位相機替代量測型相機單像測繪建築物，降低了費用，攜帶方便，工具輕便，只需帶上數位相機和一些簡單的量測工具進行測繪工作。
[0018](2)、操作簡單，數位相機單像測繪建築物即可簡單快速地完成建築物立面尺寸的測繪工作。
[0019](3)、測繪精度高，本發明採用相似三角形比例關係方法，確定數位相機內方位元素，糾正了相機的畸變元素，獲得物方尺寸精度高，而且需要的標準點少。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為內方位元素示意圖。
[0021]圖2為物方空間坐標系示意圖。
[0022]圖3為測繪原理圖。
【具體實施方式】
[0023]1、內方位元素
[0024]用攝影測量方法研究被攝物體的空間位置和形狀，必須知道該物體與攝影相片之間的相互關係，描述攝影中心和像片在地面設定的空間坐標中位置和姿態的參數稱為像片的方位元素。這些方位元素又可以分為內方位元素和外方位元素。
[0025]內方位元素是表示攝影中心與像片之間相關位置的參數，包括三個參數，即攝影中心S到像片的垂距f (主距)`及像主點0在圖像平面坐標系中的坐標X(l、y(l。Xt^ytl又叫內定向元素，用來恢復中心攝影時的光束形狀。
[0026]如圖1所示，當像主點O不與圖像平面坐標系原點S』重合時,則像主點O在圖像平面坐標系上的坐標值為(X(1，y0)，從圖像平面坐標系上量測出的像點a坐標為x、y，換算到以像主點ο為坐標原點的坐標值為(X-X(l，y-%)。一般X(1、％值很小，精度要求不高的情況下，可以忽略此值。
[0027]目前市場上出售的數位相機都屬於非量測相機，相機主距f已知，像主點O在像片中心坐標系裡的坐標O^ytl)都是未知的，根據影像無法直接量測以像主點ο為原點的坐標，必須進行內定向。絕大多數的數位相機，均具有自動調焦功能，調焦將引起主點o(X(1，y0)位置發生變化，選擇具備鎖定主距功能(手動調焦功能)的數位相機，鎖定主距f，廣義上是鎖定內方位元素值，包括鎖定畸變，同一景物拍攝多張影像時，保持每張影像有相同的主距
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[0028]2、共線條件方程
[0029]共線條件方程是描述像方點a、攝影中心S及物方點A應位於同一直線的一種條件方程式。共線條件方程是攝影測量最重要的解析式，絕大多數的解算方法均基於此方程。
[0030]通過建立中心投影的構像方程來描述像點與地面相應點的數學關係。
[0031]如圖2，O-XYZ為選定的一個地面直角坐標系，在該坐標系中，地面點A(XA，YA, ZA)、攝影中心S (Xs, Ys, Zs)和A在像片上的像點a(x, y, -f)。由相似二角形關係可得:
【權利要求】
1.一種數位相機配合量測工具古建築的測繪方法，其特徵是:以數位相機、量測工具為工具，在內方位元素未知和外方位元素已知或可測的情況下，單像測量建築物的立面尺寸。
2.根據權利要求1所述的數位相機配合量測工具古建築的測繪方法，其特徵是:該方法具體包括以下步驟: (1)、使用量測工具量測攝影點到建築物外立面的垂直距離； (2)、在建築物外立面上固定水平和豎向標準尺； (3)、數位相機保持水平狀態拍攝，獲取待測區域的相片，通過相片獲取標準尺的像方尺寸； (4)、根據標準尺的像方尺寸，利用相似三角形的比例關係，確定水平方向和垂直方向像方尺寸和物方尺寸比例值； (5)、根據水平方向和垂直方向的像方尺寸和物方尺寸的比例值，分別獲取建築物的外立面水平方向和垂直方向各部分尺寸。
3.根據權利要求1或2所述的數位相機配合量測工具古建築的測繪方法，其特徵是:所述數位相機為具備手動調焦功能的數位相機。
【文檔編號】G01C11/00GK103644895SQ201310732491
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月26日 優先權日:2013年12月26日
【發明者】宣衛紅, 劉志峰, 陳曉洪, 陳育志, 陳斌, 戴軍 申請人:金陵科技學院