“华南虎”照片的摄像测量研究

2007年10月,华南虎照片一经公布,即引起各方关注。"挺虎派"和"打虎派"都极力从各个角度证明照片中华南虎的真伪,但采用的大都是定性分析方法。本文采用摄像测量方法,对照片中的华南虎进行了三维测量和重建,并进行了华南虎照与年画虎的相似度分析、虎照的细节变化分析等方面的研究。由于虎照之间的拍摄位置和角度变化不大,老虎部分的分辨率较低并存在模糊,用常规摄像测量方法难以重建三维结果。本文针对虎照实际情况,采用整体解算相机系统参数、局部重建老虎的方法,得到了满足精度要求的结果。结果表明,重建老虎不同部位的测量点均基本位于一个与像面基本平行的平面上。模拟场景实验证实了该重建方法正确可信。同时,根据平面物体的成像模型对虎照与年画虎进行了仿射校正和对比分析,表明照片虎与年画虎主纹理的骨架、轮廓基本重合,相似率为0.9986,满足平面变换条件。对眼部存在的差异也进行了分析。

大型风力发电叶片变形的摄像测量方法研究

将摄像测量方法应用于大型风力发电叶片力学实验的变形测量中。叶片在发生大幅度整体变形的同时发生微小的屈曲变形,这给测量带来了很多问题,为此提出并联式组网测量的方法。固定像机大视场远距离交会测量整体变形;相对固定的立体像机小视场近距离交会测量叶片上每个长约3 m的局部段的屈曲变形,并且跟随叶片上待测量区域移动。所有像机并联式组网,同步触发。测量过程中的关键技术还有像机标定和畸变校正、格网点和黑白标志块的高精度半自动提取、坐标系的统一等。实验结果表明:整体变形的测量精度优于0.5 mm,屈曲变形中网格点三维坐标的测量精度优于0.1 mm;系统搭建相对简便、测量内容丰富、范围广、精度高、且能供事后处理和分析。

结构位移摄像测量系统的设计与实现

针对飞机等大型工程结构的位移测量需求,设计实现了结构位移摄像测量系统。该系统采用多台数字式摄像机从不同方向拍摄飞机机身、机翼表面的人工合作标志点,在试验前对各个摄像机的参数进行精确标定,试验过程中实时分析各摄像机采集到的序列图像,检测跟踪得到标志点在图像上的二维像点坐标,根据像机参数和标志点二维像点坐标交会计算得到各标志点的三维坐标,即可得到整个结构的位移与变形参数。结构位移结果可进行三维动画显示,也可随时查看各标志点的位移曲线。精度测试结果表明该系统位移测量误差标准差小于1 mm,相对误差小于1%。该系统已成功应用于飞机机翼位移测量中。

双站数字摄像测量云高

文章提出一种新的地基、双站数字摄像测量云高的方法,采用两台数字摄像仪同时拍摄实时云图,自动搜索两幅图像中相互匹配的特征区域,通过计算特征区域之间的位移量来求取云高。将双站数字摄像云高测量系统与合肥骆岗机场激光测云仪进行对比,结果较一致。通过对云高计算公式的误差分析确定了适于该系统进行测量的条件,如基线长度应尽可能长,但不宜超过200 m,有效的云高测量视场角在±45°以内。此外还讨论了该方法的优点和局限性。

高层建筑动态位移摄像测量环境影响及自适应滤波降噪研究

位移是反映结构性能和安全的重要指标。大型结构动态位移监测仍存在较多困难。摄像测量具有非接触、低成本等突出优点,有望成为一种实用方法,但其全天候工作性能评估及优化有待研究。开展了高层建筑动态位移全天候摄像测量长期室外试验,并以降雨天气下的位移实测数据为研究对象,分析了降雨对摄像测量精度的影响。降雨对摄像测量产生了显著影响,导致位移测量精度明显降低。为拓宽摄像测量的适用环境,提出了采用自适应滤波方法进行降噪处理。结果表明,自适应滤波方法能有效地去除测量噪声,提高摄像测量在暴雨环境下的测量精度,为实现高层建筑动态位移全天候摄像测量提供了必要条件。

采用仿射变换的桨叶变形摄像测量Newton-Raphson算法

提出一种基于仿射变换的(Newton-Raphson,简称N-R)数字图像相关算法。首先,采用人机交互的方法在变形前后的图像中选取匹配特征点,计算仿射变换参数;然后,根据仿射变换位移模式计算目标子区中心点的位移,将其用作N-R算法的初值。为降低计算量,采用全场插值,插值运算次数降为常规插值的1%左右。仿真测试表明,基于仿射变换的N-R算法在精度保持不变的情况下显著减少计算时间,克服了常规N-R算法计算量大、效率低、只适用于无刚体转动目标等缺陷,为开发直升机桨叶变形摄像测量系统提供了算法基础。

摄像测量技术在国防试验与航天器对接中的应用研究

摄像测量技术正在迅速发展和得到广泛应用，在国防试验和航天飞行任务中发挥着不可替代的作用。本文介绍了作者近年来在该领域所做的应用研究，包括：在火箭、导弹发射试验，冲击、碰撞等过程中的动态目标运动测量；针对航天航空和力学工程领域的视频图像实时分析；飞行器三维运动测量以及对接航天器位置和姿态的实时测量。在这些应用中都实现了高精度测量。较近期研发并应用于航天器对接光学测量项目中的算法，对相机参数进行平差修正，能有效地抑制像机参数扰动，具有很强的鲁棒性。

干涉条纹图处理的等值线窗口滤波和摄像测量在国防试验的应用

对图像进行滤波或称平滑是干涉条纹图像处理中的一项重要工作。一幅未经处理的原始图像或多或少存在着不同程度的噪声干扰,特别是散斑和Insar干涉条纹图,信噪比很低,难以处理。本文针对光测力学中光学干涉方法得到的条纹图,提出了一种新的滤波方法条纹等值线窗口滤波,并对这种滤波方法进行了研究讨论,提出了几种确定等值线窗口的不同方法。这种滤波方法根据干涉条纹图不同断面上灰度分布的不同特点,选择沿条纹走向的条纹等值线窗口进行滤波,在最大消除条纹图噪声的同时,也能保证对条纹损伤最小。摄像测量技术正在迅速发展和得到广泛应用,在国防试验和航天飞行任务中发挥着不可替代的作用。本文也介绍了作者近年来在该领域所做的应用研究,包括在火箭、导弹发射试验,冲击、碰撞等过程中的动态目标运动测量;针对航天航空和力学工程领域的视频图像实时分析;飞行器三维运动测量;基于投影条纹的物体三维形貌精密测量方法研究;以及对接航天器位置和姿态的实时测量。在这些应用中都实现了高精度测量。

摄像测量在建筑拆除力学研究中的应用

建筑物的爆破拆除坍塌是个复杂的力学过程,通过近景摄像测量能精确地认识各时刻建筑物倒塌的姿态变化,为创立建筑拆除动力学奠定了实践的基础。列举了3个100~150 m的高烟囱和8层、23层的框架类两座楼房爆破拆除的摄像测量,采用了三维、二维和一维的直接线性变换法,克服了摄像中的畸变误差;编制了鼠标点击的半自动图像数字化处理计算程序,简化了数字化过程。由此创立了多体离散动力学分析(MBDA),丰富了变拓扑多体系统动力学,在建筑物拆除工程应用中检验了建筑拆除力学是正确的,可以应用的。

同帧画幅目标相对位置的单目摄像测量方法

同帧画幅目标相对位置测量是一类重要的靶场测试。文中提出了一种同帧画幅目标相对位置的单目摄像测量方法,首先采用单目跟踪测量一个目标的位置、速度等信息,然后分别基于两条假设:同帧画幅新目标在原目标速度方向上、新目标与原目标到像机的距离相同,推导了目标相对位置测量方法。仿真实验结果表明文中提出的方法能够高精度的测量同帧画幅目标相对位置。

摄像测量学简介与展望

摄像测量学是摄影测量学、计算机视觉、光学测量、数字图像处理分析等学科交叉融合形成的新兴交叉学科,集各学科的优势。在对各种运动、变化过程参数进行测量方面,摄像测量方法具有精度高、自动化、非接触、动态测量、实时测量、易于实施等特点。近十几年来,摄像测量学在国际上发展迅速,国内目前还未见到对摄像测量学的释著述。本文从学科内涵、历史、基本原理、应用、优势和发展前景等方面对摄像测量学进行了简介和展望。

室外竞技状态下运动员姿态摄像测量及应用

为解决竞技状态下运动员三维姿态现场测量的需求,利用非接触式摄像测量方法和为冬季体育运动项目量身打造的专用观测设备,采集了8名跳台滑雪运动员在训练过程中的原始数据.通过深度学习的改进方法识别与定位运动员关节点的三维信息,进而开展了运动员姿态测量与动作分析研究,获得了起跳阶段运动员的起跳速度对飞行距离的影响及主要关节夹角的变化规律.研究发现起跳速度是影响飞行距离的重要因素,同时获得了起跳到飞行初始阶段肢体角度的变化规律.该方法和设备可为各类体育项目的运动员姿态及器械运动参数测量提供新的手段,其所获得的观测结果可为教练员指导运动员技术动作提供精细化的数据支持.

多能高效的测试新军——摄像测量的研究及应用进展

摄像测量技术基于对目标的成像分析,实现对各种目标运动参数、结构形貌和变形参数的测量,具有精度高、非接触、动态测量、实时测量、易于实施等特点。近些年来,摄像测量学的研究发展迅速,在测试领域的应用范围大大扩展。该文主要基于作者所在课题组的研究和实践,对摄像测量的学科内涵以及研究和应用的最新前沿进展等进行介绍讨论,能够为测试领域的学者和技术人员了解并借鉴、应用摄像测量的方法手段提供参考。

数码相机实施摄像测量的几个问题

提出像方几何量均取像素为单位处理 ,以直接使用现有摄影测量程序并使检校过程简化 ,给出 a值的检校要求关系式 ,罗列主距的锁定方式 ,总结数码相机所摄影像的多种处理方法并充分利用数码相机功能。

同帧画幅的脱靶量单目摄像测量与计算

提出了一种采用同帧画幅和标识物的脱靶量单目摄像测量与计算方法。建立了同帧画幅的脱靶量计算模型,对影响计算精度的相关参数进行了仿真分析,采用实际图像对计算方法进行了验证。结果表明,这种测量计算方法相对简单,采用同帧画幅抵消了一定量的系统误差,目标定位精度高,可以满足脱靶量测量与计算要求。

基于三维摄像测量法的整流罩分离运动规律测试与分析

整流罩分离是火箭飞行过程中重要的动作,能否实现安全分离是决定发射成败的关键因素之一。采用三维摄像测量方法,对大型弹性整流罩分离过程进行了运动测试,通过测试结果来分析整流罩在分离过程中质心的运动规律及罩体结构"呼吸运动"对罩内有效载荷可用空间的影响,以及研究弹性变形对分离过程及分离系统设计的影响。

基于摄像测量原理的公路隧道快速检测系统应用与发展

为满足运营隧道高效检测需求,基于摄像测量原理的公路隧道快速检测系统应运而生。结合现场应用,将该检测系统与人工检测技术进行对比分析,发现该系统:1)检测效率高、可识别一定程度的病害;2)存在检查项目有限、桩号及病害定位误差、病害识别失真等缺陷。

前房形态动态裂隙摄像测量系统的研制

目的 :设计制作一种前房形态动态裂隙摄像测量系统,对其精密度及可重复性进行检测 ,并应用其定量分析浅前房者在暗室俯卧试验过程中前房形态的变化。方法 :自行设计制作了前房形态动态裂隙摄像测量系统 ,然后用同一摄像系统拍摄标准米尺1张 ,测量计算其精密度。通过同一人对同一眼连续摄像测量10次及同一人对同一前房图像连续测量10次计算其可重复性。选取浅前房22例22只眼在暗室俯卧试验前后用本前房形态动态摄像测量系统摄像 ,并测量计算试验前后的前房深度及虹膜曲率半径。结果 :本摄像测量系统的精密度为0.035mm。变异系数为1.21%～3.69 %。22只浅前房眼在暗室俯卧后的前房深度小于暗室俯卧前 ,有统计学显著性差异 (P<0.01) ,试验后虹膜曲率半径小于试验前 ,差异有统计学显著性 (P<0.01)。结论 :本装置具备检测暗卧过程中晶体虹膜隔前移量及瞳孔阻滞力增加引起的虹膜膨隆程度改变量的能力 。

三维摄像测量系统在人体上肢运动分析中的应用

使用基于普通摄像机的三维摄像测量系统,对人体上肢运动数据进行了测量。根据人体上肢运动的特点,将其简化为具有7个自由度的刚体运动;通过分析布置在上肢上若干标记点的运动,建立了固连于上肢的关节坐标,提出了关节转角的计算方法,得到了日常活动中人体上肢关节运动数据。