[发明专利]半刚性自回弹反射器型面精度的水下摄影测量方法

摘要

本发明涉及半刚性自回弹反射器型面精度的水下摄影测量方法，有效解决采用数字相机对置于水中的反射器上的待测点进行自动、快速测量，给出反射器制造完工后在零重力环境下的型面精度变形分析数据，实现反射器的型面精度在水下快速检测的问题，方法是，首先，将编码点和标志点以辐射状形式贴在反射器表面上，然后再分别进行空气中测量和水下摄影测量，将空中测量和水下测量所得到的物方空间坐标进行坐标系转换，得到同一坐标系下的空气中和水中两种情况下测量的物方空间坐标(X3，Y3，Z3)，从而得到天线上每一个特征点的点位在空气中测量时和水下测量时的三位坐标差值(dx，dy，dz)，本发明测量速度快、效率高、能降低检测成本、检测精度高。

主权项

1.一种半刚性自回弹反射器型面精度的水下摄影测量方法，其特征是，由以下步骤实现：(1)首先，将编码点和标志点以辐射状形式贴在反射器表面上；(2)对反射器表面上的编码点和标志点进行空气中照相测量和水下摄影照相测量，其中：空中照相测量方法是，利用数码相机进行拍照获取10-15张图像，将图像导入V-STARS软件，根据三点共线方程式进行解算，得到天线上编码点和标志点的物方空间坐标(X，Y，Z)；S、P、p三点共线方程如下：x-x0+Δx=-fa1(X-XS)+b1(Y-YS)+c1(Z-ZS)a3(X-XS)+b3(Y-YS)+c3(Z-ZS)=-fX‾Z‾y-y0+Δy=-fa2(X-XS)+b2(Y-YS)+c2(Z-ZS)a3(X-XS)+b3(Y-YS)+c3(Z-ZS)=-fY‾Z]]>其中，y为像点坐标，Δx，Δy为像点的系统误差，x₀，y₀为像片的内方位元素，f为数码相机的主焦距，用来确定投影中心在像空间坐标系中对像片的相对位置，Xs、Ys、Zs为像片外方位的线元素，ω、和κ为像片外方位的角元素，用来确定一张像片和投影中心在物方坐标系中的方位，S为摄影站的物镜中心点，P为一空间控制点，p为P的像点；水下摄影照相测量方法是，水下摄影测量是一种双介质摄影测量，其物方空间在水中，像方空间在空气中，对数码相机进行防护，防止水进入数码相机，对数码相机主焦距f进行调整，使数码相机主焦距f＝空气中摄影时的相机主焦距乘以水的折射率＝26.4mm，利用调整好主焦距的数码相机进行水拍照，获取10-15张图像，将图像导入软件V-STARS，利用数码相机文件进行解算，得到水下天线上编码点和标志点的物方空间坐标，对坐标进行转换，计算出三维坐标变化值，得到天线上每一个特征点的点位在空中测量时和水下测量时的三维坐标变化值(dx，dy，dz)；所说的坐标转换是指不同坐标系之间的转换，方法是，任意两个空间直角坐标系都可以通过平移、旋转、缩放进行转换，设空间坐标系O-XYZ先平移(X0，Y0，Z0)，再依次绕X轴、旋转后的Y轴和旋转后的Z轴旋转角ω、κ，最后缩放λ倍后，与坐标系o-xyz重合，由射影几何得到向量方程：OP→=Oo→+oP→---(1)]]>又因为：OP→=XYZ,]]>Oo→=X0Y0Z0,]]>oP→=1λM·op→=1λMxyz---(2)]]>将2式代入1式，即得到点P(X，Y，Z)与其在o-xyz中对应的点p(x，y，z)有以下关系：λXYZX0Y0Z0=Mxyz]]>其中：M为旋转矩阵，M=a1a2a3b1b2b3c1c2c3]]>旋转矩阵M为正交矩阵，M中的a₁、a₂、a₃、c₁、c₂、c₃、v₁、v₂、v₃9个元素是3个独立的旋转角ω、和κ的函数，采用ω、κ旋转角顺序，各元素值如下：当旋转矩阵M为已知，则各旋转角可由下式求得：tanω＝-b₃/c₃，tanκ＝-a₂/a₁。