摘要:由于橋梁室內(nèi)模型形變點和控制點整體上具有近剛體性質(zhì)，在攝測自動化監(jiān)測過程中使用動態(tài)規(guī)劃方法對橋梁室內(nèi)模型形變點及檢測控制點進行跨歷元跟蹤可以獲得5個像素以內(nèi)的初始精度，再使用如最小二乘匹配、灰度矩亞像素邊緣匹配等方法在初始位置周圍進行搜索即可收斂到點的準確位置，從圖像像素點到三維坐標的轉(zhuǎn)換可使用不需要內(nèi)外方位元素且適用于非量測相機的直接線性變換(DirectLinearTransformation)進行。實驗證明，動態(tài)規(guī)劃方法對于近剛體的橋梁室內(nèi)模型形變點和控制點的跨歷元跟蹤是有效的。

關(guān)鍵詞:攝影測量;形變監(jiān)測;跟蹤

引言

形變檢測對于施工安全、施工后健康檢測具有重要意義，目前存在ＲTK、全站儀以及攝影測量作為應(yīng)力計的補充手段，攝影測量方法因為使用方便并且能夠拍攝到人難以到達的區(qū)域被越來越多的工程人員所使用。攝影測量需要利用控制點對相機姿態(tài)或方程參數(shù)進行確立，再對監(jiān)測點進行解算，最后的解算精度依賴于控制點與監(jiān)測點在圖像中的位置是否足夠精確。為了進一步自動化及同時獲得控制點與監(jiān)測點在圖像中更精確的位置，本文采用動態(tài)規(guī)劃方法對點進行跨歷元跟蹤，獲得點的初始位置，再利用測量標志定位方法在初始位置周圍進行搜索，從而達到自動化獲取控制點與監(jiān)測點在圖像中的坐標這一目的，最后利用攝影測量方法，結(jié)合若干像片同名點坐標即可解算出室內(nèi)橋梁模型監(jiān)測點的三維點，由于變形監(jiān)測中坐標的相對位置更為重要，因此使用簡單但絕對坐標精度略低的直接線性變換(DLT)即可，為了控制DLT精度，盡可能多地設(shè)置分布均勻、遍布圖像區(qū)域的控制點，這樣可以防止DLT外推精度較大的問題，此外在誤差方程中引入鏡頭畸變也是提高DLT精度的有效方法。本文將會闡明這種動態(tài)規(guī)劃的方法與DeformablePartModel(DPM)方法中使用的動態(tài)規(guī)劃方法是一致的。

1同名點跟蹤與解算方法

1.1動態(tài)規(guī)劃同名點跟蹤算法

假設(shè)控制點與監(jiān)測點在相機位置不變的情況摘要：地籍測量是為獲取和表達地籍信息所進行的測繪工作，其特點決定了所需獲取信息量非常之大，難于記憶，給準確繪圖帶來了很大困難。實踐中，有些測量隊伍已經(jīng)在自發(fā)的運用攝影方法輔助記憶，不過鑒于技術(shù)不夠?qū)�業(yè)，效果常常不夠理想。文章意在將專業(yè)攝影技術(shù)引入測繪領(lǐng)域，并針對需要提取出有應(yīng)用價值的方法手段，以達到攝影技術(shù)和測量工作相結(jié)合，為地籍測量服務(wù)的目的。地籍測量在測繪行業(yè)中可謂是最復(fù)雜繁瑣的類型之一，其定義為獲取和表達地籍信息所進行的測繪工作，其基本內(nèi)容是測定土地及其附著物的權(quán)屬、位置、數(shù)量質(zhì)量和利用狀況等。通俗的說，就是把地上幾乎所有有的東西和一些沒有的東西都搬到圖紙上，其復(fù)雜程度可想而知。在進行野外實測過程中，外業(yè)小隊?wèi)?yīng)用最多的儀器是全站儀，通過點號或文字記錄測量點信息。點號的方法雖然效率很高，但辨識度很差，人的記憶力有限，經(jīng)過成百上千點的測量，很多點所代表的信息早已記憶不清。文字記憶的方法稍微好些，但每個點都完整輸入準確描述性文字時間上是肯定不允許的，一般多采用首字母簡稱的方法，雖然使效率有所提升，但在記憶方面仍然不盡理想，工作量大了以后同樣面臨著印象不深，辨識不清的弊端。如果說由于儀器精度導(dǎo)致的誤差是微小和難以避免的，那么人為原因?qū)е碌腻e誤則是嚴重和容易避免的，欠缺的往往只是方法而已。在外業(yè)實踐當(dāng)中，攝影輔助記憶已越來越多的獲得應(yīng)用，甚至高端的全站儀有些直接配備了攝像頭。不過無論是外業(yè)隊員自行用手機、數(shù)碼相機等設(shè)備拍攝，還是儀器機載攝像設(shè)備往往都不夠?qū)�業(yè)，雖然在大多數(shù)情況能夠勝任輔助記憶的工作，但特殊情況拍攝照片質(zhì)量不夠好，辨識度不夠高，仍然會導(dǎo)致繪圖錯誤情況的發(fā)生。由于專業(yè)分類所限，攝影更多的屬于藝術(shù)類，一方面攝影專業(yè)的人才幾乎不可能進入測繪隊伍，另一方面測繪專業(yè)人才也極少有懂?dāng)z影擅長攝影的。而攝影本身涉及面也很廣，能夠?qū)�測繪起到輔助作用的只是其中一部分，本文正是針對這一部分內(nèi)容開展研究。1攝影分類在攝影領(lǐng)域當(dāng)中，分類方法多種多樣。按拍攝題材分為人文攝影、風(fēng)光攝影、人像攝影、新聞攝影、運動攝影等等，按使用器材可分為膠卷攝影、數(shù)碼攝影等，按拍攝視角又分為廣角、標準、中焦、長焦等，而從技法上，又可分為寫實類、藝術(shù)類等等。這些分類方法普遍比較專業(yè)，非攝影行業(yè)人員難以充分理解，為了理解簡單，可以總結(jié)為一句話，攝影就是兩部分，一部分為技術(shù)，一部分為藝術(shù)。而針對測繪領(lǐng)域，尤其是地籍測量來說，藝術(shù)方面關(guān)系不大，基本不需要考慮，而技術(shù)方面才是研究的重點，但所需的只是其中有針對性的一部分，這一部分正是我們要研究的。

2地籍測量對攝影的要求

前文已經(jīng)提過，攝影技術(shù)引入地籍測量，為地籍測量服務(wù)，主要是為了輔助記憶。所以，最為重要一點要求便是能夠拍出高辨識度的照片，進而通過照片準備判斷出地物的相對位置關(guān)系，從而將測量過程中輸入的編碼準確反應(yīng)為實際地物，以確保繪圖正確。為了保證高辨識度，主要要解決三個問題：一是照片要足夠清晰，二是記錄地物要全面，三是要反應(yīng)出地物之間相對位置關(guān)系。

3如何拍出清晰的照片

拍出清晰照片是個大問題，而清晰這個概念也有多種解釋，通俗的概況就是能看得清更多細節(jié)。影響清晰度的因素主要有以下幾方面：（1）分辨率，（2）畫質(zhì)，（3）視覺感受�，F(xiàn)在逐一解釋。

3.1分辨率

由于以膠片為介質(zhì)的攝影方式已經(jīng)淘汰，故不再討論，主要研究數(shù)碼攝影。數(shù)碼攝影照片分辨率嚴格來說包括兩部分，一個是鏡頭分辨率，一個是感光元件分辨率，也就是常說的多少像素。通俗的講，就是先得有一個清晰的成像，然后再把這個成像清晰的記錄下來，二者互相制約，缺一不可。無論是鏡頭還是感光元件，想提高分辨率，途徑都只有一個，即購買更好的攝影器材。目前的發(fā)展水平來說，手機和小型數(shù)碼相機可以勝任大部分工作，但對于極端情況表現(xiàn)不佳，入門單反性價比很高，實為最佳選擇。

3.2畫質(zhì)

鏡頭和感光元件的分辨率只是個理論上限，實際使用中由于各類因素制約，實際分辨率往往達不到理論分辨率。影響畫質(zhì)的因素有多個方面，現(xiàn)列舉一些主要因素：（1）噪點。這個是由于感光元件的物理性質(zhì)決定的，現(xiàn)有技術(shù)條件無法消除，且隨著所用感光度的提高而迅速增多。雖然無法消除，但實踐當(dāng)中盡量用較低感光度可以使噪點控制在較低水平，對畫質(zhì)不構(gòu)成顯著影響。（2）抖動模糊。大多數(shù)攝影都是拍攝者手持相機來進行拍攝，而人的生理機能決定了無法保持絕對靜止。抖動所導(dǎo)致的模糊程度主要跟兩方面有關(guān)，一個是抖動的劇烈程度，一個是曝光時間。通過訓(xùn)練，可以在減小抖動，或者有條件的情況可以使用三腳架或?qū)⑾鄼C放在其他固定物上，可以更顯著的減弱抖動程度。而曝光時間縮短，則可以減輕抖動所產(chǎn)生的影響。（3）環(huán)境影響。環(huán)境的影響大多是不可控的，但可以盡量選擇有利環(huán)境。在環(huán)境的影響當(dāng)中，光線無疑是最主要因素。藝術(shù)攝影經(jīng)常選擇側(cè)光、甚至逆光，以烘托氛圍。而作為輔助手段，拍出清晰照片，更多的應(yīng)該選擇順光。順光亮度充足，色彩飽滿，區(qū)分度高。還有一個影響便是空氣潔凈程度，盡量選擇空氣透明度較好的時間段拍攝能夠提高照片清晰度。

3.3視覺感受

在藝術(shù)攝影領(lǐng)域，更多的講究層次過渡。而作為地籍測量輔助手段的技術(shù)攝影，則著重要求清晰辨識地物，所以需要地物信息更多的顯得更清晰。膠卷攝影年代實現(xiàn)這個功能較難，而數(shù)碼時代，各類功能強大的后期處理工具則提供了這種可能，甚至相機內(nèi)部軟件就可以實現(xiàn)大部分功能，只需提前設(shè)置好即可。在增強功能中，最常用的功能便是銳化，即依靠提升圖像邊緣細節(jié)對比度來實現(xiàn)視覺更清晰的目的。然后就是亮度、對比度、飽和度等調(diào)整，通常在軟件中可以一鍵完成，在一定程度上讓亮的更亮，暗的更暗，色彩區(qū)分更鮮明，也是提高清晰感受的常用途徑。

4充分反映地物間相對位置關(guān)系

由于照片是二維平面的，對立體信息的表現(xiàn)能力有限，導(dǎo)致僅看單張照片，難以準確區(qū)分地物的大小、遠近，從而導(dǎo)致在輔助地籍測量中難以準確體現(xiàn)地物間相對位置關(guān)系，給繪圖造成困難。最簡單的解決途徑便是變換不同角度進行拍攝。至于變換多少角度才能滿足要求，和地物復(fù)雜程度、遮蓋程度等相關(guān)，通過反復(fù)訓(xùn)練，可以敏銳的提高拍攝效率，盡量用更少的照片來表現(xiàn)更多的信息。為了使拍攝信息更加完整連貫，必要時可以使用照片全景拼接技術(shù)，即一張照片包含360度全景，目前在各大電子地圖中已普遍采用，用主流工具生產(chǎn)這種效果也并不繁瑣。

5結(jié)束語

測繪行業(yè)為了更好的發(fā)展，就必須兼容并包，吸收各方面先進技術(shù)，為己所用。攝影測量便是攝影和測繪相結(jié)合的產(chǎn)物，是將攝影引入測繪的最大成就，以至于成為一門獨立的學(xué)科。本文立足于攝影技術(shù)和地籍測量兩個相對較小的領(lǐng)域展開研究，使攝影技術(shù)成為地籍測量過程中的有效輔助手段，算是在交叉學(xué)科領(lǐng)域做的一次小的嘗試。

參考文獻

[1]林路.攝影愛好者手冊[M].福州：福建科學(xué)技術(shù)出版社，2004.

[2]國家測繪地理信息局職業(yè)技能鑒定指導(dǎo)中心.測繪綜合能力[M].北京：測繪出版社，2009.

[3]詹長根，唐祥云，劉麗.地籍測量學(xué)[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2011.