一种基于摄影测量技术的丝线位置测量方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及精密测量定位技术领域，具体涉及一种基于摄影测量技术的丝线位置测量系统，其中方法包括：获取多张包括标定平台和待测丝线的数字图像；建立相机初步定向模型，根据已知物方点及其像点求得相机的外方位元素的近似值；根据相机成像原理建立成像模型，根据该成像模型精确求得相机的内、外方位元素；获取待测丝线在多张数字图像的像平面上的像直线,根据面面前方交会的方法求得待测丝线的近似位置；获取待测丝线在像平面上的反投影直线，求取每张数字图像上的像直线与反投影直线的偏差，求解使得所述偏差加权平方和最小的最优解,得到待测丝线的空间位置。该测量方法通过整体求取最优解，使得求得的待测丝线的空间位置更加精确。

A Method and System for Measuring the Position of Wire Line Based on Photogrammetry

【技术实现步骤摘要】
一种基于摄影测量技术的丝线位置测量方法及系统
本专利技术涉及精密测量定位
，具体涉及一种基于摄影测量技术的丝线位置测量系统。
技术介绍
在加速器设备准直安装中，有很多环节涉及到丝线位置的测量。比如我国即将要建设的高能同步辐射光源(HEPS)中用于四级铁超高精度预准直的振动线技术，需要将代表磁中心的丝线精确引出到磁铁的外准直基准上。由于丝线非常细柔，无法采用高精度的三坐标机、激光跟踪仪等进行接触测量，而采用传统光学仪器，如水准仪、工具经纬仪等进行非接触测量，由于受人眼瞄准误差、仪器水平误差等因素的影响，丝线位置测量的精度难以提高。因此，需要对高精度的丝线位置引出测量方法进行研究。在欧洲核子中心(CERN)的(紧凑型直线对撞机)CLIC概念设计报告中，为了满足每200m窗口范围内的设备隧道准直精度20μm要求，这要求支架间的准直精度为5μm，因此，提出采用引张线技术对设备支架进行准直。引张线技术是利用以一条在两固定点间以重锤和滑轮拉紧的丝线作为基准线，通过固定在支架上的丝线定位仪测量支架与基准线间的相互位置关系，从而将支架上参考点准直到一条直线上或者用于监测支架上参考点位移量的技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于摄影测量技术的丝线位置测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤A：采用标定平台对待测丝线的位置进行标定，采用相机从不同的视角对所述标定平台和待测丝线进行拍摄，获取多张数字图像；步骤B：建立相机初步定向模型，根据所述数字图像获取多个物方点在物方坐标系下和像平面坐标系下的坐标并带入所述初步定向模型中求得相机的外方位元素的近似值；步骤C：根据所述相机成像原理建立成像模型，根据所述数字图像获取多个物方点在物方坐标系下的坐标及其对应的像点坐标带入所述模型中求得相机的内、外方位元素；步骤D：获取待测丝线在多张数字图像的像平面上的像直线，根据面面前方交汇的方法求得所述待测丝线的近似位置；步骤E：...

【技术特征摘要】
1.一种基于摄影测量技术的丝线位置测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤A：采用标定平台对待测丝线的位置进行标定，采用相机从不同的视角对所述标定平台和待测丝线进行拍摄，获取多张数字图像；步骤B：建立相机初步定向模型，根据所述数字图像获取多个物方点在物方坐标系下和像平面坐标系下的坐标并带入所述初步定向模型中求得相机的外方位元素的近似值；步骤C：根据所述相机成像原理建立成像模型，根据所述数字图像获取多个物方点在物方坐标系下的坐标及其对应的像点坐标带入所述模型中求得相机的内、外方位元素；步骤D：获取待测丝线在多张数字图像的像平面上的像直线，根据面面前方交汇的方法求得所述待测丝线的近似位置；步骤E：获取所述待测丝线在像平面上的反投影直线，求取每张数字图像上的像直线与所述反投影直线的偏差，求解使得所述偏差加权平方和最小的最优解得到所述待测丝线的空间位置。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立相机初步定向模型包括：步骤B1：确定物方空间与像空间之间的旋转矩阵：其中，(εx，εy，εz)表示像空间坐标系向物方坐标系转化的三个旋转角；步骤B2：通过所述旋转矩阵描述物方空间、像空间和像平面之间的刚体变换：式(2)中，R为像空间与物方空间转化的旋转矩阵，(X，Y，Z)为任意点P在物方空间的坐标，(X′，Y′，Z′)为点P在像空间的坐标，(x，y，-f)为点P在像平面上的像点坐标，(XS，YS，ZS)为相机投影中心S在物方空间的坐标，λ为比例因子。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述数字图像获取多个物方点在物方坐标系下和像平面坐标系下的坐标带入所述初步定向模型中求得相机的外方位元素的近似值，包括：B3：获取多个已知物方点在物方坐标下的坐标以及其在像平面坐标系下的坐标；其中对于任意一个物方点根据角锥体法求得该物方点在像空间坐标系中的坐标B4：根据公式(2)得到多个物方点P1…Pi…Pn在物方坐标系与像空间坐标系下的坐标关系：其中，为任意物方点Pi在物方坐标系下的坐标，为该点Pi在像空间坐标系下的坐标；B5：根据上述公式(3)得到相机的外方位元素的近似值，所述外方位元素包括投影中心坐标(XS，YS，ZS)和旋转矩阵R。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述相机成像原理建立成像模型，包括：C1：根据所述公式(2)的成像模型引入像点在像平面上的成像偏差，得到涉及像点成像偏差的成像模型：式(4)中，(Δx，Δy)为物方点P在像平面的像点位置存在的成像偏差。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述数字图像获取多个物方点在物方坐标系下的坐标及其对应的像点坐标带入所述模型中求得相机的内、外方位元素，包括：C2：根据公式(4)可得：V＝BX+CY-L(5)其中，V为像点坐标改正数，X、Y1、Y2分别为物方点坐标、相机外方位元素和相机内方位元素，L为常数项，B、C为系数矩阵；C3：求取式(5)的法方程为：获取多个已知物方点和其对应的像点的坐标，带入上述公式(6)求解得到相机的内、外方位元素。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述获取待测丝线在多张数字图像的像平面上的像直线...

【专利技术属性】
技术研发人员：王铜，董岚，梁静，罗明成，
申请(专利权)人：东莞中子科学中心，
类型：发明
国别省市：广东,44