非量测数码相机在砼管片变形检测中的应用

　　一、前　言

    数码相机是一种集光、机、电为一体的电子产品。它集成了影像信息的转换、存贮、传输等部件,具有数字化存贮功能,能与计算机进行数字信息的交互处理,因此数码相机用于近景摄影测量已迅速兴起。量测型数码相机内方位元素经码相机是否能用于量测作业引起人们广泛关注。本文主要探讨将非量测型数码相机用于中等精度的变形检测的可行性和实用性。

　　二、非量测数码相机的检校

    由于非量测型数字相机内方位元素未经鉴定,而且相机镜头畸变较大,因此从事工程测量作业时就必须对相机进行检校。

    非量测数码相机检校可在室内进行,首先布设检测场,在室内墙上均匀分布多个明显标志点,同时在标志点正前方一定距离并排布设3个摄站;然后用2台T-3000电子经纬仪及一根精密基线尺完成对标志点和摄站点的局部空间坐标的量测;最后用固定主距在3个摄站上摄取标志点,利用面中心投影方程解出数码相机的内方位元素和像差计算改正网格,经改正后数码相机量测精度会提高5～10倍[1]。面中心投影方程为

    其中x0,y0,f为相机内方位元素;Xs,Ys,Zs为摄站坐标;x,y为像坐标;dx,dy为像差;X,Y,Z为物方空间坐标。

　　三、用非量测数码相机检测砼管片的变形

    砼管片在生产过程中由于钢模具的变形及其自身的冷热伸缩等原因产生了变形,因此需要量测出它的平均厚度、对角线长度等形态元素尺寸,与设计值比较,检测砼管片的变形。

    1.基本方案

    由精密基线尺量测8根用铝合金制作的基准控制尺,量测精度应接近±0.1 mm,使其满足测量控制要求。其中4根控制垂直方向,2根控制水平方向,2根控制景深方向,并在被测物体(砼管片)特征点上精确布设易量测的标志点,以增强量测时的识别能力。由于砼管片棱边清晰,且角点为三棱边垂直交叉点,故标志点设计为十字交叉点,粘贴时十字边与棱边对齐。除角点外还选用一些点作为模型连接点。

    用检校过的数码相机,围绕被测物体从8个角度连续拍摄获取大重叠的数字影像;然后用目标自动量测软件获取每幅影像上的标志点,量测精度达到子像元级,并对量测坐标进行像差改正;最后由含直线相对控制的光线束法区域网平差程序,计算被测物体各特征点空间坐标以及形态元素尺寸,从而算出砼管片的变形。

    2.作业流程

    作业流程见图1。

    3.实施过程

    (1)标志点的布设及影像获取

    在砼管片各特征点上贴上测量标志,砼管片上24个特征点,基准尺上24个标志点,每一个砼管片为48个标志点。由于砼管片为4个叠合一组,因此一组砼管片点数为120个标志点。