[发明专利]结合激光跟踪技术的数字摄影测量系统及复合式被测目标

说明书

技术领域

本发明涉及数字摄影测量技术，尤其涉及结合激光跟踪技术的数字摄影测量系统及复合式被测目标。

背景技术

近年来，数字摄影测量技术因其测量速度快等特点，在非地形测量和工业测量中得到了广泛的应用。然而，在大尺度、远距离的测量场合，空气扰动带给摄影测量准确度的不利影响始终未能很好地克服。具体而言，当被测目标点阵（即由多个分别经被测目标物标记的目标点组成，且这些被测目标物根据待测定物的形状进行布置）的范围较宽且距离数字摄影测量仪较远时，测量环境中的空气扰动就会造成被测目标点阵中的各目标点的测量坐标值整体偏移这些目标点的实际坐标值，而目前通常采取长时间多次测量以求解各目标点坐标的平均值的方式来减小空气扰动带来的测量误差，但这种方式降低了数字摄影测量的工作效率，不适用于要求快速测量的场合。

授权公告号为CN101694370B的发明专利（下称参考文献）提供了一种大尺寸工业摄影测量系统的空间误差场获取方法，该方法使用了一种基准装置，并先后通过摄影测量系统和激光跟踪仪对该基准装置中多个相同的目标点进行测量，从而得到的空间测量场和空间基准场，并由此获得摄影测量系统的空间误差场，最后再根据由空间误差场建立的空间误差场模型对摄影测量系统进行误差补偿。根据其说明书的记载，该参考文献实际上是利用激光跟踪仪较高的测量精度来帮助确定摄影测量系统的像面、基线等误差，这些误差主要与测量环境的照明条件、摄影测量系统的现场测量方案和测量布局的因素有关，但并不涉及空气扰动的因素。并且，空气扰动对摄影测量准确度的影响是在对待测定物（如大型设备、工件等）进行实际测量时才会考虑，对基准装置的测量并不能准确反映实际测量时的空气扰动情况。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可有效改善因空气扰动对数字摄影测量准确度带来不利影响的结合激光跟踪技术的数字摄影测量系统及复合式被测目标。

本发明的一种结合激光跟踪技术的数字摄影测量系统，包括：被测目标点阵，所述被测目标点阵由多个分别经被测目标物标记的目标点组成，且这些被测目标物根据待测定物的形状进行布置；数字摄影测量仪，所述数字摄影测量仪的数量为至少两台，并能同时观测所述被测目标点阵中所有的目标点；该系统使用了至少一台分别与所述各数字摄影测量仪标定了相对位置的激光跟踪仪，由该激光跟踪仪所跟踪的反射器固定在被测目标点阵中并与其中的至少一个被测目标物建立有确定的相对位置；并且，由这至少一个与反射器建立有确定相对位置的被测目标物所标记的目标点即为数字摄影测量该被测目标点阵中各目标点的基准点，该数字摄影测量系统所得各目标点的坐标值均以基准点与激光跟踪仪之间的相对位置确定。

本发明的测量系统与参考文献的主要区别在于：第一，本发明实际是对待测定物进行测量，而参考文献是对其专用基准装置进行测量。其中，“待测定物”的含义是指，通过测量能够了解其几何情况，并根据所了解的几何情况能够对其使用进行评价的物体。然而，参考文献并不对基准装置的使用进行评价，采用该基准装置只是为了获得摄影测量系统本身的测量误差。因此，所述待测定物与基准装置是不同的概念。第二，本发明将被测目标点阵中的至少一个目标点作为数字摄影测量该被测目标点阵中各目标点的基准点，该数字摄影测量系统所得各目标点的坐标值均以基准点与激光跟踪仪之间的相对位置确定。这样设定的原因在于，实际测量环境中的空气扰动会造成被测目标点阵中的各目标点的测量坐标值整体偏移这些目标点的实际坐标值，因此，对于空气扰动的影响，只要控制最少一个目标点（基准点）的坐标偏移，就能对其他目标点的的坐标偏移进行约束。

从上述区别可知，本发明的数字摄影测量系统能够根据实测环境中的空气扰动情况对各目标点的数字摄影测量进行实时地调整，从而有效改善因空气扰动对数字摄影测量准确度带来不利影响。

进一步的，本发明上述数字摄影测量系统对所述被测目标点阵中各目标点的坐标值最好按以下方式确定：首先，标定激光跟踪仪在测量坐标系下的坐标值；其次，通过激光跟踪仪标定反射器，并根据该反射器与相应基准点之间的相对位置换算得到所述基准点相对激光跟踪仪的坐标值；其次，以基准点为坐标原点建立基准坐标系，通过数字摄影测量所述被测目标点阵中各目标点在该基准坐标系下的坐标值；其次，将所述各目标点在基准坐标系下的坐标值换算为各目标点在测量坐标系下的坐标值。

由此，通过各台数字摄影测量仪只测量所述被测目标点阵中各目标点对于基准点的相对坐标，从而可减小数字摄影测量误差。