一种隧道轮廓挖填量普通数码相机任意摄影测算方法
【专利说明】-种隧道轮廓挖填量普通数码相机任意摄影测算方法 -、技术领域
[0001] 本发明设及一种隧道轮廓挖填±石方量测算方法，特别是一种隧道轮廓挖填量普 通数码相机任意摄影测算方法。 二、技术背景
[0002] 在隧道设计施工过程中，隧洞断面的测量是一个基本的问题。目前在隧道测量中， 广泛应用于实际操作的方法主要有激光经绅仪交会法、支距法及求积仪法等传统方法，尚 在实验中的摄影测量法测量隧道也仅仅局限在单片测量阶段，难W取得实质性的进展，该 就为隧道施工测量过程带来了很大的麻烦：
[0003] ①采用传统的隧道测量方法进行隧道断面测量，耗时很多，工作量较大，测量工作 效率较低；
[0004] ②长时间在未经衬搁的隧道内进行施工测量工作，还要时刻面临各种危险的突发 情况；
[0005] ⑨采用单片摄影测量法采集隧道影像后的内业处理操作复杂，过程繁琐，任务量 较大，且精度较低。
[0006] 因此，现在的隧道测量是一个较为繁杂的问题，现阶段隧道测量方式，无论是传统 的激光经绅仪交会法、支距法及求积仪法，还是研究中的单片摄影测量方法，都存在着很大 的局限性和复杂性，该都为我们实际隧道施工测量带来了很多的麻烦和不便。 H、
【发明内容】
[0007] 在隧道施工测量中，为了克服目前采用的激光经绅仪交会法、支距法、求积仪法W 及研究中的单片摄影测量法所存在的不可避免的麻烦和限制，本发明的目的是提供一种隧 道轮廓挖填量普通数码相机任意摄影测算方法。
[000引本发明的目的是该样实现的：
[0009] 首先，将特定光源和标准长度尺M(该尺左右长度为Im)安置在隧道待测断 面正下方，在隧洞中屯、轴线上架设竖直放置的两个检校过的普通数码相机，其中，光源 与普通数码相机均在隧洞断面中屯、轴线上，且数码相机与待测断面之间保持一定的距 离，W便拍摄隧道断面全轮廓；其次，在光源照亮隧洞断面轮廓时，竖直放置的两相机同 时拍摄隧洞全貌（包括标准长度尺），得到待测隧道断面的立体像对，并W隧道待测断 面正下方一点0为原点建立物方坐标系；再次，利用数学模型
【主权项】
1. 一种隧道轮廓挖填量普通数码相机任意摄影测算方法，其特征是；首先，将特定光 源和标准长度尺（该尺左右长度为Im)安置在隧道待测断面正下方，在隧洞中屯、轴线上架 设竖直放置的两个检校过的普通数码相机，其中，光源与普通数码相机均在隧洞断面中屯、 轴线上，且数码相机与待测断面之间保持一定的距离，W便拍摄隧道断面全轮廓；其次，在 光源照亮隧洞断面轮廓时，竖直放置的两相机同时拍摄隧洞全貌（包括标准长度尺），得到 待测隧道断面的立体像对，并W隧道待测断面正下方一点为原点建立物方坐标系；再次，利 用数学模型①
联立，其中，A 1、入2 为矩阵缩放系数，R。l、RKl、R42、R。2、RK2为像片绕轴的旋转矩阵，（AX，AY，A幻为坐标 增量，（u，v)和（U'，v')为目标点像方坐标，f为相机焦距，通过泰勒级数展开化及对两 张像片的矩阵旋转变换，可确定两相机拍摄时的9个参数，即A、《1、K 1、《2、11^2、K 2、b,、 by、lv其中，入为旋转矩阵的缩放系数，《1、Ki、《2、ilv Kg为两个像片的旋转角，bx、by、 b,为两像片的基线偏量；然后，利用数学模型⑨
W及求 得的9个参数，就可确定隧洞断面上任意待测点的物方坐标狂1，Yi，Zi) (i = 1，2, 3…，n); 最后，将实际测得的轮廓位置与设计的隧洞轮廓位置相比较，得到隧洞断面的超、欠尺寸和 面积，进而可确定待测隧道的挖、填±石方量。
【专利摘要】本发明公开了一种隧道轮廓挖填量普通数码相机任意摄影测算方法。该发明是将特定光源和标准长度尺安置在隧道待测断面正下方，在隧洞中心轴线上架设竖直放置的两个检校过的普通数码相机；在光源照亮隧洞断面轮廓时，两相机同时拍摄隧洞轮廓全貌，得到待测隧道断面的立体像对，并以隧道待测断面正下方一点为原点建立物方坐标系；通过泰勒级数展开以及对两张像片的矩阵旋转变换，可确定两相机拍摄时的9个参数；利用数学模型以及求得的9个参数，就可确定隧洞断面上任意待测点的物方坐标(Xi，Yi，Zi)(i＝1，2，3…，n)；将实际测得的轮廓位置与设计的隧洞轮廓位置相比较，得到隧洞断面的超、欠尺寸和面积，进而可确定待测隧道的挖、填土石方量。
【IPC分类】G01C11-00, G01C7-06
【公开号】CN104596478
【申请号】CN201510046808
【发明人】冯仲科, 刘金成
【申请人】北京林业大学
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年1月30日