基于数码相机莫尔效应的精密位移测量

数码相机都有莫尔效应，即：拍摄的目标若表面图案为密集条纹时，数码照片将呈现莫尔条纹。莫尔条纹将随被摄目标的移动而变化，用莫尔条纹的变化量可以反推目标的实际位移。但是，目前的数码相机大都安装了抑制莫尔效应的低通滤镜，所以，数码相机莫尔效应一直没有得到应用。实际上，莫尔效应仍然存在，只要对拍摄条纹的相片叠加特定的人工图像，莫尔条纹就可显现出来。用目标条纹的灰度分布函数可推得目标条纹在相机CCD上投影的亮度分布函数，莫尔条纹函数可由人工图像灰度函数和条纹灰度函数推导，莫尔条纹函数的实际参数可由像素灰度值拟合获得。被摄目标的位移将引起莫尔条纹函数参数的变化，反之，参数的变化量可以推算目标的位移量。由于莫尔条纹有位移放大的特性以及在图像数据处理时每个像素灰度值都参与计算，位移测量将有较高的精度。该方法能大幅度提高民用数码相机位移量的量测精度，实现廉价、高频率、高精度、自动化的构筑物的变形监测

以目前的测量技术，对构筑物的变形实施长期高频率的观测，成本非常高。本项目主要研究基于数码相机效应莫尔条纹的位移测量，测量过程采用民用单反数码相机，以实现廉价的精密位移测量方法。. 本项目深入研究了数码相机效应莫尔条纹图像形成机理及其特性，改进了效应莫尔条纹位移测量算法，优化了效应莫尔条纹的拟合函数，提出稳定点布设原则以减弱相机震动的影响。本项目还从理论上论证了相机Bayer滤光片对特征点匹配精度的影响。配合上述理论研究，本项目还做了大量实验。. 本项目的研究成果基本解决了相机效应莫尔条纹位移测量中的理论问题，为实现低成本、高精度、自动化的基于摄影测量的精密观测，奠定了理论基础。另外，研究成果中的一些结论对民用数码相机在摄影测量中的应用有重要的指导意义