1、第 卷 第 期 年 月 北 京 测 绘 引 文 格 式：于 景 华，张 帮 基，于 琳 琳 近 景 摄 影 测 量 在 目 标 监 测 中 的 应 用 北 京 测 绘，（）：，（）：收 稿 日 期 基 金 项 目 广 东 省 自 然 资 源 厅 年 省 级 促 进 经 济 高 质 量 发 展 专 项（）作 者 简 介 于 景 华（），男，河 南 沈 丘 人，大 学 本 科，工 程 师，从 事 测 绘 与 软 件 开 发 研 究 工 作。：通 信 作 者 于 琳 琳，：近 景 摄 影 测 量 在 目 标 监 测 中 的 应 用于 景 华，张 帮 基 于 琳 琳（广 州 三 海 海 洋 工 程 勘
2、 察 设 计 有 限 公 司，广 东 广 州；国 家 海 洋 局 南 海 调 查 技 术 中 心，广 东 广 州；自 然 资 源 部 海 洋 环 境 探 测 技 术 与 应 用 重 点 实 验 室，广 东 广 州；沈 丘 县 公 路 管 理 局，河 南 沈 丘）摘 要 本 文 主 要 介 绍 近 景 摄 影 测 量 技 术 中 一 种 基 于 单 应 性 矩 阵 进 行 的 核 线 影 像 重 采 样 过 程，以 及利 用 半 全 局 匹 配（）算 法 进 行 核 线 影 像 匹 配，在 得 到 高 精 度 的、密 集 的 同 名 点 后，通 过 前 方 交 会 的 方 法 获取 目 标 三
3、维 点 云 数 据，然 后 对 两 期 监 测 数 据 及 全 站 仪 测 量 数 据 进 行 对 比 分 析，进 而 实 现 目 标 位 移 的 监 测 研究，通 过 结 果 可 知 近 景 摄 影 测 量 能 够 满 足 目 标 监 测 的 要 求。希 望 本 实 验 方 法 为 今 后 的 生 产 任 务 贡 献 一 份 微薄 的 力 量。关 键 词 近 景 摄 影 测 量；核 线 重 采 样；半 全 局 匹 配；目 标 监 测 中 图 分 类 号 文 献 标 识 码 文 章 编 号（）引 言目 标 位 移 监 测 主 要 是 通 过 观 测 仪 器 对 目 标具 有 代 表 性 的 点
4、 位 进 行 监 测，目 的 在 于 了 解 目 标物 特 征 点 在 内、外 荷 载 等 因 素 下 的 状 态 是 否 正常，监 测 内 容 包 括 水 平、垂 直 等 方 面 变 化，主 旨 为工 程 安 全 运 行 提 供 数 字 支 撑。传 统 的 位 移 监 测主 要 通 过 水 准 仪、全 站 仪 等 进 行 监 测，这 些 方 法需 要 大 量 人 力、物 力，且 效 率 较 低。随 着 科 技 的快 速 发 展，各 种 先 进 监 测 技 术 手 段 和 方 法 应 运 而生，其 中，近 景 摄 影 测 量 手 段 就 是 目 标 位 移 监 测的 重 要 手 段 之 一。近
5、 景 摄 影 测 量 是 摄 影 测 量 的 一 个 重 要 分 支，主 要 研 究 近 景 物 体 的 三 维 构 建 等。近 景 摄 影测 量 主 要 指 测 量 范 围 小 于，相 机 布 设 在 物体 附 近 的 摄 影 测 量，它 是 通 过 近 距 离 摄 影 手 段获 得 目 标 的 外 形 及 运 动 状 态，近 景 摄 影 测 量 以 其非 接 触 测 量、快 速、精 度 高 等 优 点，广 泛 应 用 于 多个 科 学 领 域。随 着 摄 影 测 量 软 件 数 据 处 理 功 能的 不 断 强 大，使 用 传 统 的 非 专 业 摄 影 测 量 相 机也 能 完 成 影
6、像 的 采 集 工 作，尤 其 是 近 年 来 国 产数 字 摄 影 测 量 软 件 的 不 断 成 熟，大 大 降 低 了 该方 法 的 使 用 成 本，使 得 最 新 的 数 码 摄 影 测 量 技术 通 过 一 定 的 技 术 设 计，既 能 满 足 平 面 精 度 要求，也 可 在 高 程 上 达 到 变 形 观 测 的 特 殊 要 求。本 文 基 于 核 线 影 像 重 采 样、半 全 局 匹 配（，）等 技 术 手 段，获 取 目 标 物的 三 维 点 云 数 据，通 过 对 比 全 站 仪 数 据 实 现 目标 位 移 监 测。核 线 影 像 重 采 样核 线 影 像 重 采 样
7、 是 目 标 监 测 结 果 的 基 础，影像 重 采 样 的 精 度 直 接 影 响 影 像 的 保 真 度。核线 影 像 重 采 样 前 提 是 左 右 影 像 为 核 线 影 像，它 是第 卷 第 期 于 景 华，张 帮 基，于 琳 琳 近 景 摄 影 测 量 在 目 标 监 测 中 的 应 用建 立 在 对 极 几 何 的 基 础 之 上 的，而 对 极 几 何 通 常是 由 的 矩 阵 来 表 述，因 此 其 关 键 又 在 于 基 本矩 阵 估 计。对 极 几 何对 极 几 何 主 要 是 指 同 一 场 景 下 相 机 拍 摄 产生 图 像 之 间 的 几 何 关 系。对 于 对
8、 极 几 何 来 说，对 极 几 何 一 定 是 对 两 幅 图 像 而 言，两 个 图 像 之 间的 一 对 极 点 的 几 何 形 状 基 本 上 是 图 像 平 面 与 以基 线 为 轴 的 平 面 的 交 点 的 几 何 形 状。对 极 几何 是 描 述 两 幅 视 图 之 间 的 内 在 映 射 关 系，如 图 所 示，是 左 影 像 平 面，就 是 右 影 像 平 面，平 面 就 是 极 平 面，与 就 是 对 应 的 极 线，极 点 就 是 与 在 左 影 像 平 面 上 的 交 点，极点 就 是 与 在 右 影 像 平 面 上 的 交 点，原 左影 像 的 点 与 原 右 影
9、像 的 点 就 是 两 张 图 像 对应 的 匹 配 点，该 匹 配 点 可 以 通 过 匹 配 算 法 获 得。PP1I1I2l2l1e2e1o1o2tRP2图 两 张 影 像 间 的 对 极 几 何 关 系 基 础 矩 阵 估 计本 实 验 基 础 矩 阵 估 计 采 用 随 机 采 样 一 致 性（）方 法，该 方 法 是 一 种 常 用 的 稳 健 估 计的 方 法，通 过 反 复 选 择 数 据 中 的 随 机 子集 来 达 成 目 标。本 实 验 基 础 矩 阵 估 计 是 基 于 多个 匹 配 的 点 对，在 实 际 运 算 中，点 对 的 匹 配 误 差主 要 包 括 随 机
10、误 差 和 错 误 匹 配 误 差。本 实 验 匹配 点 对 经 过 人 工 严 格 仔 细 的 核 验，所 以 本 次 实 验不 存 在 错 误 匹 配 误 差。基 础 矩 阵（）为 一 个 的 矩 阵，且 秩 为，表 达 了 立 体 像 对 的 像 点 之 间 的对 应 关 系。在 一 条 极 线 上 的 同 名 点 与，为 相 机 内 参 数，、两 点 通 过 旋 转 矩 阵 和 平移 矩 阵 约 束 起 来，这 种 约 束 条 件 就 叫 作 对 极 约束，对 极 约 束 见 图。约 束 关 系 表 达 为（）因，故 基 础 矩 阵 的 表 达 式 为（）C1C2p2=H2Pp2pT1
11、Fp2=0p1=H1Pp1I1 I2P图 对 极 约 束 关 系 图 影 像 校 正本 实 验 影 像 校 正 采 用 非 标 定 立 体 校 正 算 法（）。校 正 算 法 独 特 之 处 在 于 两 张是 未 校 准 的，即 不 需 要 知 道 或 提 前 计 算 相 机 的 内部 参 数（如 焦 距）。该 算 法 对 多 个 未 校 准 视 图 的几 何 结 构 有 了 新 的、更 完 整 的 理 论 理 解，所 涉 及的 参 数 及 视 图 中 成 像 的 点 和 线 之 间 的 约 束 与 传统 摄 影 测 量 不 同。该 校 正 法 利 用 单 应 性 矩 阵 即可 得 到 重 采
12、 样 影 像，核 线 重 采 样 后，同 名 点 都 在同 一 条 极 线 上，同 名 点 在 同 一 影 像 坐 标 系 下 的 Y轴 近 似 相 等。单 应 性 矩 阵（）作 用 是 将 两幅 影 像 通 过 同 名 点 紧 密 联 系 起 来，其 获 取 是 通 过基 础 矩 阵 和 个 以 上 匹 配 点 来 实 现 的，其 表 达式 为（）（）式 中，、为 单 应 性 矩 阵；、为 核 线 影 像 中左 右 影 像 同 名 点；为 真 实 点。匹 配 算 法近 景 摄 影 测 量 实 现 目 标 三 维 坐 标 提 取 的 关键 在 于 生 成 视 差 图，视 差 图 的 获 取 需 要 进 行 左 右核 线 影 像 的 同 名 点 匹 配，在 众 多 匹 配 算 法 中，有 着 无 法 比 拟 的 优 势，兼 顾 速 度 与 匹 配 正 确性。算 法 采 用 全 局 框 架，以 取 代 全 局 算 法 中的 二 维 最 小 化 算 法，整 合 全 局 和 局 部 算 法 的 优点，避 免 两 者 的 缺 点，算 法 一 般 分 为 四 个步 骤：匹 配 代 价 计 算、代 价 聚 合、视 差 计 算 和 视 差优 化。
