[Печать по требованию] Цифровое измерение промышленной фотографии в связи с ним (теория/метод и применение)
Цена: 2 454руб. (¥116.1)
Артикул: 672639637950
Вес товара: ~0.7 кг. Указан усредненный вес, который может отличаться от фактического. Не включен в цену, оплачивается при получении.
Описание товараПродавец:liujie1378032
Рейтинг:
Всего отзывов:0
Положительных:0
Добавить в корзину
Другие товары этого продавца
¥20.3429руб.
¥661 395руб.
¥10.27218руб.
¥45.43960руб.
Параметры продукта
| Цифровое измерение промышленной фотографии в цифровом плане (теория, метод и применение) | ||
 | Используемая цена | 129.00 |
| Издатель | Science Press | |
| Издание | 1 | |
| Опубликованная дата | февраль 2016 г. | |
| формат | 16 | |
| автор | Хуанги Гипинг | |
| Украсить | Оплата в мягкой обложке | |
| Количество страниц | 328 | |
| Число слов | 480 | |
| Кодирование ISBN | 9787030464309 | |
Введение
В этой книге систематически обобщаются соответствующие достижения автора в преподавании и научных исследованиях за последние пятнадцать лет, а также строится теоретическая и техническая система для цифровых систем промышленной фотограмметрии ближнего действия с целью содействия применению технологии промышленной фотограмметрии в крупномасштабных конструкциях, а также в отраслях машиностроения и производства современного оборудования моей страны.Книга разделена на 11 глав.В главе 1 объясняется состояние развития и тенденции цифровой промышленной фотограмметрии ближнего действия.В главе 2 всесторонне и систематически обсуждаются теоретические основы цифровой промышленной фотограмметрии ближнего действия.Глава 3 знакомит с цифровыми фотоаппаратами и съемкой крупным планом.Глава 4 знакомит с извлечением, позиционированием и распознаванием особенностей изображения.В главах 5 и 6 описывается внутренняя и внешняя калибровка параметров системы цифровой камеры соответственно.В главе 7 описано автоматическое сопоставление одноименных точек изображения. В главе 8 представлен анализ ошибок измерений и оценка точности.В главе 9 описывается калибровка оборудования систем промышленной фотограмметрии. В главе 10 представлены примеры применения цифровой промышленной фотограмметрии ближнего действия. В главе 11 представлены другие технологии и приложения измерения на основе изображений. Книга имеет полную теоретическую систему, достаточное количество экспериментов, связана с практическими приложениями и богата содержанием, полностью отражающим технический уровень современной цифровой промышленной фотограмметрии ближнего радиуса действия.
Оглавление
Предисловие
Глава 1 Введение (1)
1.1 Текущий статус крупномасштабных трехмерных измерений (1)
1.2 Цифровая промышленная фотограмметрия ближнего действия (9)
1.3 Основное содержание этой книги (13)
Рекомендации(14)
Глава 2 Теоретические основы цифровой промышленной фотограмметрии ближнего действия (16)
2.1 Преобразование координат между различными системами координат (16)
2.2 Геометрия одиночной фотографии (17)
2.3 Аналитическая геометрия двойного изображения(20)
2.4 Геометрия пересечения многокамерных станций (23)
2.5 Измерение и расчет трехмерных координат точек пространства (23)
2.6 Расчет аппроксимации параметров (37)
2.7 Оптимальное решение параметров настройки лучевого метода (43)
Рекомендации(71)
Глава 3. Цифровая камера и фотография крупным планом (73)
3.1 Цифровая камера(73)
3.2 Знаки промышленной фотограмметрии (77)
3.3 Дополнительный источник света для фотосъемки(89)
3.4 Цифровая фотография крупным планом(90)
3.5 Синхронная фотосъемка и управление несколькими камерами(93)
Рекомендации(95)
Глава 4. Извлечение, позиционирование и распознавание функций изображения (97)
4.1 Основные методы обработки признаков изображения (97)
4.2 Выделение особенностей изображения из круглых ориентиров (103)
4.3 Расположение центра изображения круглого ориентира (113)
4.4 Извлечение элементов линии (полосы) и позиционирование по центру (118)
4.5 Автоматическое распознавание изображений кодированных знаков (122)
4.6 Проверка качества изображения характерной метки(131)
Рекомендации(133)
Глава 5 Калибровка внутренних параметров цифровой камеры (137)
5.1 Модель систематических ошибок точек изображения (138)
5.2 Часто используемые методы калибровки внутренних параметров камеры (148)
5.3 Калибровка методом испытательной площадки(150)
5.4 Самокалибровка лучевого метода (154)
Ссылки (157)
Глава 6 Калибровка внешних параметров многокамерной системы (159)
6.1 Калибровка внешних параметров физического поля управления (160)
6.2 Калибровка внешних параметров поля управления набором виртуальных точек (161)
Рекомендации(173)
Глава 7 Автоматическое сопоставление одноименных точек изображения (174)
7.1 Обзор технологии сопоставления пикселей (174)
7.2 Сопоставление эпиполярной линии(176)
7.3 Согласование зон(178)
7.4 Сопоставление функций(184)
7.5 Согласование фаз(189)
7.6 Стратегия автоматического сопоставления и процесс точек изображения круглого логотипа (190)
7.7 Сопоставление с очками за вождение (198)
7.8 Сопоставление точек пространства объектов (204)
Рекомендации(208)
Глава 8. Анализ ошибок измерений и оценка точности (210)
8.1 Анализ источников погрешностей измерений (210)
8.2 Влияние точности координат центра точки изображения на точность (211)
8.3 Геометрические факторы, влияющие на точность (217)
8.4 Оценка точности(221)
8.5 Проверка точности(230)
Ссылка (242)
Глава 9 Калибровка цифровой системы промышленной фотограмметрии ближнего действия (245)
9.1 Обзор спецификаций калибровки промышленных фотограмметрических систем (245)
9.2 Исследование метода калибровки эталонной длины линейки (252)
9.3 Исследование повторяемости измерений камерой(258)
9.4 Проверка точности соответствия за пределами камеры(261)
9.5 Предложения по методам калибровки бытовых фотограмметрических систем (264)
Рекомендации(264)
Глава 10. Примеры применения цифровой промышленной фотограмметрии ближнего действия (265)
10.1 Режимы измерения и их технические характеристики (265)
10.2 Технические приложения на основе однокамерной фотограмметрии с несколькими станциями (266)
10.3 Технические приложения, основанные на измерении фиксированного положения двойной камерой (277)
Рекомендации(287)
Глава 11. Введение в другие технологии измерения на основе изображений (288)
11.1 Прибор для измерения двумерного изображения(288)
11.2 Измерение трехмерного сканирования оптической проекции (293)
11.3 Фотограмметрия изображений частиц (298)
11.4 Структурированная световая фотограмметрия(306)
Рекомендации(311)
Приложение(313)
Чтение в Интернете
Глава 1 Введение
1.1 Текущее состояние крупномасштабных трехмерных измерений
1.1.1 Основные концепции крупномасштабных трехмерных измерений
Крупномасштабные трехмерные измерения эксперты и ученые в области геодезии и картографии называют промышленной съемкой. Промышленные измерения относятся к дисциплине, которая обеспечивает технологическую поддержку проектирования продукции, моделирования, измерения, лофтинга, имитации, моделирования, контроля качества и состояния движения во всех аспектах промышленного производства, испытаний и научных исследований (Фэн Вэньхао, 2004; Ли Гуанъюнь и Ли Цзунчунь, 2011).
В широком смысле измерения можно разделить на измерения в гражданском строительстве и измерения в промышленном строительстве в зависимости от области применения. (Инженерные) измерения в традиционных геодезических и картографических работах в основном относятся к измерениям в гражданском строительстве.Таким образом, после того, как методы и технологии инженерных измерений были расширены и применены в промышленном строительстве, эксперты и ученые в области геодезической и картографической науки и техники воспользовались ситуацией и выдвинули концепцию и определение промышленных измерений, чтобы отличить их от традиционных инженерных измерений.
Проблемы измерений в традиционном промышленном проектировании - это содержание исследования технологий и приборов испытательных измерений (вторичная дисциплина) в дисциплине прибороведения и техники. Содержание его исследований в основном осуществляется по десяти основным величинам, включая геометрические величины (длина, угол, координаты), теплотехнику, механику, электромагнетизм, радио, временную частоту, акустику, оптику, химию и ионизирующее излучение.Содержание исследований в области промышленных измерений, упомянутых в этой книге, в основном касается геометрических величин. Размер объекта измерения часто относительно велик (от нескольких метров до десятков метров), поэтому его называют крупномасштабным трехмерным измерением.
1.1.2 Требования к крупномасштабным трехмерным измерениям
С развитием современной промышленности, особенно с быстрым развитием передовых производственных технологий с цифровым производством в качестве основы, к технологиям прецизионных измерений были выдвинуты новые требования: с одной стороны, технологии прецизионных измерений должны взять на себя важную задачу обеспечения качества и технического обеспечения передовых производственных технологий;с другой стороны, оно не может просто проводить тестирование ради тестирования, но и способствовать повышению эффективности производства продукции (Ye Shenghua et al., 2000; Xiong Youlun, 2003).
Большинство измерений в традиционном производстве являются измерениями «постфактум», то есть пассивными выборочными измерениями после производственного процесса. Идеальная цель современных передовых производственных технологий — добиться безотходного производства.Не только качество деталей должно быть обеспечено путем измерения, но также технологическое оборудование и качество сборки всей машины нуждаются в точных измерениях. В настоящее время во многих отраслях и областях (например, в автомобилестроении) измерения интегрированы в производственный процесс для онлайн-проверки, а в некоторых крупномасштабных проектах требуется проверка на месте; в реверс-инжиниринге измерение больше не является просто «сервисной» отраслью, но стало незаменимым ключевым звеном во всем продвинутом замкнутом производственном процессе (Xu Zhiqin и Sun Changku, 2002; Ye Shenghua et al., 1999; Xie Huakun и Duan Jianying, 2004), как показано на рисунке 1.1.
Как и другие технологии, методы и методы измерения развиваются в диверсификации.При измерении геометрических величин шкала измерения развивается в направлении двух крайностей - направления малых размеров и направления больших размеров.Исследования и применение микрометровых и нанометровых измерений продолжаются в направлении малых размеров; Измерение больших размеров в основном относится к «измерению пространственного положения, размера, формы, траектории движения и т. д. объектов в диапазоне от нескольких метров до сотен метров» (Чжан Госюн и Цю Цзурун, 2004), что также является предметом внимания этой книги.Таким образом, крупномасштабные трехмерные измерения также можно назвать крупномасштабными измерениями и крупномасштабными трехмерными координатными измерениями (Ву Сяофэн и Чжан Госюн, 2006; Ма Лицюнь и др., 2006).
В последние годы, в связи с быстрым развитием национальной экономики моей страны, были выдвинуты ожидания и четкие требования к крупномасштабным измерениям в производстве и технике в таких отраслях и областях, как авиация, аэрокосмическая промышленность, электроника, автомобили, судостроение, связь, атомная промышленность, водное хозяйство и гидроэнергетика, оружие и оборудование, такие как измерения двигательной кабины космического корабля, измерение фермы самолета (более 20 м), измерение сборки ракет (7-10 м), измерение кольца седла большой турбины, измерение большой антенны. (10-50 м), размеры больших самолетов (40-70 м) и т. д. (Ли Гуанъюнь, 2000; Ли Гуанъюнь и Ли Цзунчун, 2011).Рисунок 1.1 Принципиальная схема усовершенствованной производственной системы с замкнутым циклом
1.1.3 Крупногабаритное трехмерное измерительное оборудование и классификация
Содержание крупномасштабных измерений в основном включает в себя измерение угла, длины, смещения, прямолинейности и пространственного положения. Среди них наиболее распространенным и популярным является измерение трехмерных координат для определения положения, тогда как другие измеряемые координаты могут быть получены косвенным путем посредством определенных расчетов.В настоящее время оборудование, способное осуществлять крупномасштабные измерения трехмерных координат, можно разделить на следующие восемь категорий в зависимости от основных используемых датчиков (Хуан Гуйпин и Цинь Гуйцинь, 2007 г.; Ли Гуанъюнь и Ли Цзунчунь, 2011 г.).
1. Трехкоординатная измерительная машина.
КИМ является представителем традиционных трехмерных координатно-измерительных приборов общего назначения, в которых достигается точное измерение координат за счет линейного движения датчика вдоль направляющей.Его преимуществами являются точные измерения, высокая эффективность и хорошая универсальность; его недостатки заключаются в том, что это контактный метод измерения, с ним трудно совместить характерные точки, предъявляются высокие требования к среде измерения, он не портативен и имеет небольшой диапазон измерений (Чжан Госюн, 1999).В настоящее время максимальное пространство измерений гигантской портальной координатно-измерительной машины типа LAMBDA SP производства компании Br0wn & Sharpe достигает 3м Xl0mX 2м, как показано на рисунке 1.2.
Рисунок 1.2 КИМ типа LAMBDA SP
2．Система измерения теодолита Система измерения теодолита состоит из двух или более высокоточных электронных теодолитов (таких как I/eica). Система измерения пространственного угла в прямом направлении, состоящая из T3000 (точность измерения как горизонтального, так и вертикального углов составляет 0,5 дюйма), является самой ранней и наиболее широко используемой системой в области крупномасштабных измерений. Она состоит из электронного теодолита, эталонной линейки, интерфейса связи, сетевого кабеля и микрокомпьютера, как показано на рисунке 1. Как показано на рисунке 1. 3. В Китае Институт геодезии и картографии Народно-освободительной армии провел большое количество исследований и применений в этом направлении с конца 1980-х годов (Ли Гуанъюнь и др., 1994) и Сюн Чунбао и Е Шэнхуа (1998) из Тяньцзиньского университета также проводили исследования в этом направлении.
Преимущество теодолитной измерительной системы заключается в том, что она имеет большой диапазон измерений (от 2 м до десятков метров), является оптическим, бесконтактным методом измерения, а точность измерений относительно высока. Точность координат в диапазоне 20 м может достигать l0; его недостатком является то, что он обычно использует ручное визирование цели и поточечное измерение. Скорость измерения низкая, а степень автоматизации невысокая. Однако появился теодолит с приводом от двигателя (например, LeicaTM5100A), который позволяет осуществлять автоматические измерения без необходимости нацеливания человеческого глаза на цель во время повторных измерений.
С 1980-х годов многие производители запустили несколько коммерческих систем. Например, системы, выпущенные Leica на данный момент, включают RMS2000, ManCAT, ECDS3 и Axyz/MTM. Институт геодезии и картографии Чжэнчжоу разработал бытовую систему измерений Metr0ln в 1999 году. Отечественную коммерческую систему SMN запустила компания Zhengzhou Chenwei Technology Co., Ltd. в 2008 году (Zhengzhou Chenwei Technology Co., Ltd., 2008).
Рисунок 1.3 Теодолитная измерительная система Metr0ln
3. Система измерения тахеометра
Тахеометр представляет собой измерительный прибор, сочетающий в себе электронное измерение угла и электронное измерение расстояния. Его принцип измерения координат является самым простым и представляет собой принцип измерения пространственных полярных (сферических) координат, как показано на рисунке 1.4. Это наиболее широко используемая и универсальная координатно-измерительная машина в геодезической и картографической отрасли.
Еще в 1990 году швейцарская компания Leica запустила коммерческую систему PCMSplus. В его тахеометре используется TC2002 с точностью измерения угла 0,5 дюйма и номинальной точностью измерения расстояния 1 мм+1 ppm.В настоящее время появились и широко используются тахеометры (такие как TDA5005, см. рисунок 1.5) с технологией автоматического визирования и автоматического распознавания цели (ATR), известные как измерительные роботы (Fan Baixing, 2004).
Система измерения координат тахеометра требует только одного инструмента для измерения, поэтому настройка станции инструмента очень удобна и гибка, а диапазон измерения велик, что особенно подходит для ситуаций, когда диапазон измерения велик. Leica Система, состоящая из TDA5005, может достигать точности измерения расстояния 0,2 мм с использованием прецизионной угловой призмы (CCR) в диапазоне 120 м; Японская компания S0KKIA выпустила систему измерения тахеометра M0NM0S, использующую тахеометр NET1200 для измерения отражающих листов с точностью лучше 0,7 мм в диапазоне 100 м. Поскольку для измерения расстояния обычно требуется сотрудничающая цель (например, призма или отражающий лист), она не может напрямую измерить целевую точку;наличие фиксированной ошибки определения дальности затрудняет измерение расстояний на малых дистанциях (<20 м), относительная точность измерений низкая.Хотя существуют тахеометры, не требующие призматической локации (например, Leica TCR1102), точность локации очень низкая, менее 3 мм.
Рисунок 1.4 Принцип измерения космических полярных (сферических) координат 1.5 Тахеометр TDA5005
4．Система измерения лазерного слежения
Система измерения лазерного слежения представляет собой сферическую систему измерения координат, состоящую из одного лазерного трекера.Принцип его измерения такой же, как у тахеометра, за исключением метода измерения расстояния (одночастотная лазерная интерференционная локация).Фактические измерения можно разделить на расстояние с одной станцией, угловой метод и метод чистого расстояния с несколькими станциями (рис. 1.6).
Рисунок 1.6 Измерение расстояния до пересечения нескольких станций
Leica выпустила коммерческую лазерную систему отслеживания и измерения первого поколения SMART310 в 1990 году, а американские компании API и компании FAR0 также выпустили свои собственные системы, как показано на рисунке 1.7.
Рисунок 1.7 Коммерческая система измерения лазерного трекера Благодаря высокой точности и высокой скорости измерения интерферометрического расстояния, общая производительность и точность измерений лазерного трекера лучше, чем у тахеометра.В пределах диапазона измерения (обычно<50м) точность повторного измерения координат достигает 5ppm (т.е. 5мкм/м); точность измерения абсолютных координат достигает 10ppm (т.е. 10).Однако по отдельным показателям, таким как точность измерения угла, ниже, чем у тахеометра, а диапазон измерений также меньше, чем у тахеометра (Чэнь Цзихуа, 2001).
5. Система измерения лазерного сканирования.
Упомянутая выше система измерения лазерного слежения обладает характеристиками высокой точности определения дальности, но дальность является относительной, и во время процесса слежения необходимо сохранять лазерный луч. Кроме того, определение дальности требует взаимодействия кооперативной мишени (отражателя), поэтому это контактная система измерения, которая часто доставляет массу неудобств при измерении.
Другие методы измерения расстояния без помех могут использоваться для измерения расстояния без необходимости использования совместных целей. Этот тип системы называется системой измерения лазерного сканирования. Существует три принципа локации лазерных сканеров: во-первых, импульсный метод лазерной локации; во-вторых, лазерно-фазовый метод локации; в-третьих, метод лазерной триангуляции (Хуан Гуйпин и Цинь Гуйцинь, 2007).
Точность лазерных сканеров, основанных на измерении дальности импульсным методом, низкая, обычно на уровне миллиметров, но диапазон измерения у них большой, как, например, у лазерного сканера Leica HDS3000 (максимальная дальность измерения 100 м, точность измерения дальности 4 мм, точность моделирования поверхности лучше 2 мм, рис. 1.8), поэтому он в основном используется при съемке гражданского строительства, трехмерном картировании культурных реликвий и зданий и т. д.
Точность определения дальности фазовым методом связана с частотой модуляции.Обычно самая высокая частота измерения тахеометра составляет от 50 до 100 МГц. Однако лазерный радарный сканер LR200, выпущенный американской компанией Metric Visi0n, достигает 100 ГГц. Абсолютная точность измерения расстояния может достигать 0,1 мм на расстоянии 10 м, а диапазон измерения составляет от 2 до 60 м, как показано на рисунке 1.9.
Рисунок 1.8 Лазерный сканер HDS Рисунок 1.9 LiDAR-сканер LR200
Сканирующую измерительную систему, основанную на принципе измерения расстояния лазерной триангуляции, также называют сканером структурированного света (структурированный световой сканер).Используя в качестве источника света полупроводниковый лазер, создаваемый им луч облучает измеряемую поверхность. После рассеяния (или отражения) поверхностью он попадает на ПЗС-камеру. Положение светового пятна на плоскости изображения ПЗС будет отражать изменение направления нормали к поверхности, что является принципом измерения точечного структурированного света (рис. 1.10).
В настоящее время в мире существует множество производителей, выпускающих различные типы сканеров структурированного света, такие как серия AT0S немецкой компании G0M, C0met немецкой компании Steinbichler, 0pt0T0P-HE немецкой компании Breuckmann, Sl0/S25 французской компании Mensi и др. Сканер Sl0 французской компании Mensi (рис. 1.11) имеет расстояние сканирования 0,8-10 м, точность сканирования лучше 0,2 мм и точность трехмерного моделирования лучше 0,05 мм.Рисунок 1.12 представляет собой трехмерное облако точек объекта, полученное после сканирования Sl0 резервуара. Рисунок 1.10 Принципиальная схема принципа измерения расстояния лазерной триангуляции
Рисунок 1.11. Лазерный сканер Mensi Sl0. Рисунок 1.12. Трехмерное изображение резервуара в виде облака точек.
Лазерные сканеры могут собирать массивные данные об облаках точек и особенно подходят для трехмерного моделирования объектов. Недостаток заключается в том, что они не могут точно измерить конкретную точку (трудно точно определить характерные точки).
6.
Шарнирно-координатная измерительная машина представляет собой портативный контактный измерительный прибор, который фактически имитирует движение человеческой руки путем касания точек, подлежащих измерению в разных местах пространства. Прибор состоит из измерительного рычага, кодовой таблички, щупа и т. д. (рисунок 1.13). Длина измерительного рычага между каждым шарниром фиксирована.Угол поворота между измерительными рычагами можно получить в реальном времени с помощью шкалы с решетчатым кодированием.Разрешение измерения угла поворота может достигать 1,0 дюйма. Функция датчика такая же, как и у трехмерной координатно-измерительной машины, и даже может использоваться универсально.
Шарнирно-сочлененная координатно-измерительная машина использует принцип пространственных ответвлений для реализации функции измерения трехмерных координат. Это также тип неортогональной системы измерения координат. По сравнению с трехмерной координатно-измерительной машиной расположение зонда шарнирно-координатно-измерительной машины очень гибкое. По сравнению с другими системами оптических измерений, она не требует видимости точек измерения, поэтому очень эффективна в ситуациях, когда видимость некоторых точек измерения плохая (скрытые точки), например, при измерении точек внутри кузова автомобиля. Однако из-за ограничения длины шарнирного плеча диапазон его измерений ограничен (максимальная длина может составлять до 4 м), но для расширения диапазона его измерений можно использовать метод «чехарды» (метод преобразования координат общей точки) или дополнительный метод удлинения кронштейна измерительной рейки (Ли Гуанъюнь и Ли Цзунчунь, 2011).
В настоящее время существует множество производителей, выпускающих шарнирные координатно-измерительные машины, в основном американские Far0 и R0MER, а также немецкие.
