近景摄影测量旋转相机大幅面影像超分重建研究

With the development of computer vision and digital photogrammetry, close range photogrammetry has been widely recognized and applied in industry and engineering in recent years.However, the digital camera, reduce the close-range photogrammetry stereo vision range and measurement accuracy because of its’ small view range and large photosensitive unit, is difficult to meet the requirement of high-precision industry and engineering.. The project aims to analyze the geometric relationship of the equivalent center projection image and framing images, establish image correlation analysis model, and then increase photography view angle through camera rotation and geometric transformation;Improve image resolution by complementary information Super-resolution reconstruction in overlapping area and adopt compressed sensing resolution enhancement in non overlapping area,based on the non ideal sampling of digital camera.Finally, in order to solve the problem of small field angle and low resolution of precision close-range photogrammetry, it construct the large size, high resolution equivalent center projection image, which meet the requirements of precision close-range photogrammetry. . The research of this project will perfect close range photogrammetry measurement theory and method, and provide the necessary theoretical support for technological development of precision engineering industry.

随着计算机视觉与数字摄影测量的发展，近景摄影测量近年来在工业工程领域获得广泛认可与应用。但由于数码相机本身存在视场角小、感光单元大的不足，降低了近景摄影测量立体视觉获取范围和测量精度，难以满足高精尖工业工程领域对精密近景摄影测量的要求。. 本项目拟分析大幅面等效中心投影影像与分幅旋转影像几何关系，建立影像相关解析模型，通过相机旋转与几何变换增大摄影视场角；大幅面影像拼接，重叠区引入互补信息超分重建，非重叠区基于对数码相机非完全采样认知引入压缩感知理论进行分辨率再增强。从而构建满足精密近景摄影测量要求的大幅面、高分辨率等效中心投影影像，解决精密近景摄影测量视场角小、分辨率低等问题。. 本项目的研究将完善精密近景摄影测量理论与方法，同时为精密工业工程领域技术发展提供必要的理论支撑。

数码相机本身存在视场角小、感光单元大的不足，导致所拍摄影像存在像幅过小、分辨率低的弊端，降低了近景摄影测量立体视觉获取范围和测量精度，难以满足高精度工业工程领域对精密近景摄影测量的要求，因而限制了数字近景摄影测量的长足发展。对此课题尝试利用旋转相机为研究对象，以提高近景摄影测量的应用精度为主要目的，开展相关的理论及方法研究，主要研究内容和结果如下：.（1）设计了全站仪配合工业相机的旋转相机，深入研究了大幅面影像几何关系对精度的影响，优化了旋转影像采集方案，形成了系统的最优化旋转相机大幅面影像获取策略； .（2）在深入分析大幅面等效中心投影影像与旋转影像的几何关系基础上，构建了顾及相机位姿偏移的大幅面影像无缝拼接模型，并进行了实证研究;.（3）构建了基于压缩感知伪字典的超分重建方法，实现了数字影像分辨率再增强，有效恢复出图像截止频率之外的信息。通过实例验证了重建算法的可靠性。并分析了地物类型及影像分辨率对重建精度的影响;.（4）将压缩感知伪字典的超分重建方法应用于徐州市燕山公园三维重建及将基于旋转相机的大视场超分辨率重建方法应用于城市建筑物精细三维重建，对所提出方案进行了实证研究。.科学意义：课题首次提出基于旋转相机的大幅面近景影像获取方法，构建了顾及相机位姿偏移的大幅面影像无缝拼接模型，解决了数码相机视场角过小的不足，为大幅面近景摄影测量影像获取奠定了理论和技术基础。构建了基于压缩感知伪字典的超分重建方法，解决了数码相机分辨率低的问题。本项目的研究将完善精密近景摄影测量理论与方法，同时为精密工业工程领域技术发展提供必要的理论支撑。