数码影像高精度工程监测关键技术及质量控制方法

数码影像工程监测技术的发展只有10多年历史。因具有突出的特点，目前其已成为广泛应用、甚至不可替代的一项新兴的工程监测技术。然而，监测精度不足和监测成果缺乏质量控制已成为阻碍该技术深入发展和应用的瓶颈。本项目从影响监测质量的四个关键因素，即成像质量、数据量测处理算法、技术集成方法、监测过程质量控制方法等方面开展研究，以期为提高影像监测的精度和可靠性提供新的基础。本项目以实现参数独立解算为目标形成独特的高精度相机检校方法；以影像系统误差处理方法、参数降相关方法、多相机影像联合平差方法等，拓展形成数码影像光线束算法；以广义控制为基础，形成数码影像与三维激光扫描点云数据精确配准及深度融合分析方法；以新的数据处理方法引起的误差传播为核心，形成相机量测化、外业技术设计、数据处理、结果表达与分析等过程的质量控制方法。本项目的研究成果，有望使监测精度提高3－10倍，为高精度工程监测和质量控制提供技术基础。

数码影像工程监测因其具有突出的特点，已成为广泛应用、甚至不可替代的一项新兴的工程监测技术。然而，监测精度不足和监测成果缺乏质量控制已成为阻碍该技术深入发展和应用的瓶颈。本项目从影响监测质量的四个关键因素，即成像质量、数据量测处理算法、技术集成方法、监测过程质量控制方法等方面开展研究，以期为提高影像监测的精度和可靠性提供新的基础。. 在成像质量方面，研究取得的三维控制下数码相机量测化参数去相关高精度检校方法（PTR检校方法），检校精度明显优于目前被普遍认同及广泛使用的光线束检校方法，为显著提高数码影像监测技术精度提供了本质的数据质量保障；研究取得的二维控制下数码相机量测化参数分步检校方法（SSC检校方法），突破了检校条件的严格限制，从根本上提高了数码影像量测化监测技术的适用性；.在数据量测处理算法方面，基于空间射影理论对直接线性变换算法进行广义解析，解决了对该算法存在的若干模糊或错误的认识问题；系统地研究了影像系统误差处理、大角度立体模型拼接、直线约束平面光束法、多相机影像光束法、改进赫尔默特方差估计的光束法自由网平差、参数降相关解算等方法，拓展形成了数码影像光线束算法；针对难以建立工程影像物方控制的普遍问题，提出了空间有向线段的影像立体模型绝对定向方法，大大提高了立体影像监测的适用性和工作效率；针对高山峡谷区域影像特点，提出了虚拟核面约束的影像多基线匹配方法，首次实现了多基线影像间“一配到底”的约束方法；针对普通数码影像构像几何质量差的问题，提出了随点生成核线匹配约束方法，可使普通数码影像的二维匹配转化为一维匹配。 .在监测技术集成方法方面，研究提出了基于规则几何特征的激光扫描点云配准鲁棒算法、基于非规则几何特征的激光点云真实纹理高精度映射方法，以及基于深度图像的点云标靶自动提取及配准方法等。以广义控制为基础，形成了数码影像与三维激光扫描点云两类数据的精确、自动空间配准及深度融合分析方法。.在监测质量控制方法方面，分析了摄影测量和计算机视觉影像量测方法的解算特性和误差传递。以新的数据处理方法引起的误差传播为核心，遵照成果精度要求，从相机选择、相机检校、影像控制、拍摄的几何条件、数据处理方法等方面，构建起普通数码影像量测的质量控制方法。该方法系统地响应各种作业方式，支持数码影像监测的方案设计。.项目研究成果为数码影像高精度工程监测和质量控制提供了技术基础。