摄像测量学原理与应用研究

### 摄像测量学原理与应用研究 #### 摄像测量学的内涵和发展历史 **摄像测量学**（Videometrics 或 Videogrammetry）是近年来快速发展的一个交叉学科领域，它融合了传统**摄影测量学**（Photogrammetry）、**光学测量**（Optical Measurement）、**计算机视觉**（Computer Vision）以及**数字图像处理分析**（Digital Image Processing and Analysis）等多个学科的优势。 ##### 1. 摄像测量学的内涵 - **定义**: 摄像测量学主要研究利用摄像机、照相机等工具拍摄动态或静态场景得到的序列图像或单帧图像，通过应用数字图像处理分析技术，结合各种目标的三维信息求解和分析算法，实现对目标结构参数或运动参数的测量和估计。 - **内涵**: 可分为两个主要方面： - 物体的空间三维特性与成像系统间的成像投影关系，涉及测量学的基本原理。 - 从单幅或多幅图像中高精度地自动提取和匹配图像目标，主要涉及计算机视觉和图像分析技术。 随着摄影测量的三角测量理论和计算机视觉的多视几何理论的发展成熟，摄像测量学更多地关注图像目标的自动、高精度识别定位与匹配问题。此外，与常规图像处理不同的是，摄像测量更加注重目标提取定位的精度。 **成像与重建**：将三维空间中的物体成像到二维图像上是一个退化过程，摄像测量学的核心在于如何通过分析二维图像来重建目标的三维信息。为了进行精确的二维、三维定量测量，摄像测量必须将图像与成像系统及其参数紧密联系起来，而普通的图像处理通常不考虑成像系统参数。因此，摄像系统的高精度标定是摄像测量的重要组成部分。传统摄影测量往往涉及专业的摄影测量型相机，而摄像测量则更倾向于使用普通的摄像机或照相机，通过不同的标定方法使其满足测量需求。 ##### 2. 摄像测量学的发展历史 - **摄影测量学**：自1839年摄影术诞生后，摄影测量学便开始了其发展历程。从模拟摄影测量到解析摄影测量，再到当前的数字摄影测量阶段，摄影测量学已经形成了一个非常完善的理论体系。尽管摄影测量学在硬件设备和算法复杂性方面存在较高要求，但它在国家测绘、军事应用以及大型结构测量领域取得了广泛应用。 - **光学测量**：光学测量既可以指广义上的所有使用光的测量方法，也可以特指使用专门光学设备进行的测量活动。在光学工程领域，光学测量强调精度，涉及各种光学仪器和技术。 - **计算机视觉**：作为一门新兴学科，计算机视觉自20世纪80年代起迅速发展，涵盖了从理论、算法到硬件及应用的多个方面。尽管计算机视觉领域多数应用侧重于目标识别、图像理解和监控等方面，但对于测量精度的要求相对较低。 在学科发展的历程中，摄影测量学、光学测量以及计算机视觉这三个领域相对独立地发展，它们分别在地理学、光学工程以及计算机科学等领域中形成，并拥有各自独特的理论体系和优势。随着这些领域之间交流的加深，摄像测量学得以综合各个领域的优点，成为了一个集多学科优势于一体的综合性学科。 摄像测量学不仅在理论和技术上实现了突破，而且在实际应用中也展现出了广阔前景，特别是在需要高精度测量的场合下具有不可替代的作用。未来，随着相关技术的不断进步，摄像测量学有望在更多领域发挥重要作用。