香港最快开奖现场直播电子经纬仪本套系统采用

  电子经纬仪本套系统采用由北京博飞仪器股份有限公司生产的DJD2 C系列的电子经纬仪 其具体技术指标见表2 电子经纬仪具体技术指标望远镜 镜筒长度 155mm 物镜孔径 45mm 放大倍数 30 成像 正像 视场角 30′鉴别率 3m乘常数 100 加常数 电子测角测量方式 光栅增量式 液晶显示器 L

  电子经纬仪本套系统采用由北京博飞仪器股份有限公司生产的DJD2 C系列的电子经纬仪 其具体技术指标见表2 电子经纬仪具体技术指标望远镜 镜筒长度 155mm 物镜孔径 45mm 放大倍数 30 成像 正像 视场角 30′鉴别率 3m乘常数 100 加常数 电子测角测量方式 光栅增量式 液晶显示器 LCD、双面 最小读数 度盘直径71mm 照明 液晶显示器 数据通讯EDM通讯接口 补偿器电子倾斜传感器 垂直角补偿 补偿范围 5m水准器 长水准器 30″ 2mm 圆水准器 2mm尺寸 仪器高 179 5mm 尺寸 144 175 324mm 仪器重量 8kg对于本套系统采用的电子经纬仪 具有以下几个优点 较高的分辨率其测角精度可以达到2″ 对于整套系统精度的实现具有十分重要的意义。 具有内存和数据传输功能能够将量测的数据直接保存 并且通过数据线输至电脑由此省去了人为记录工作 极大提高了操作性 并且为实时绘制拱顶位移曲线提供了可能。 本套系统需要将设备固定于测站点 此时需要固定经纬仪的三角架。三角架是通用配置的 选择能够与本系统中使用的电子经纬仪固紧的即可。 长焦数码相机本套系统采用由日本佳能公司生产的型号为PowerShort SX1 的长焦数码相机其相机的具体技术指标见表2 PowerShortSX1 数码相机技术指标相机有效像素 约1000万像素 纵横比 约840万像素纵横比 16 英寸型CMOS总像素数约1180万像素 镜头 mm相当于35mm胶片28 mm数码变焦 结合光学变焦时最大可达到约80倍无线遥控器 可拍摄 播放 随相机附带 拍摄时为操作释放按钮开始即时 约10秒后拍摄分辨率 静止图像 36482736 像素 宽屏8M 3840 2160像素 接口 Hi Speed USB mini 数据传输协议设置MTP、PTP 操作湿度 10 90 大小 不包括突出部分 127 877mm 重量 仅机身 约858g 其中 最大长焦。对于本套系统采用的数码相机 具有以下几个优点 分辨率高Canon的这款相机具有1000 w像素 其最大成像尺寸为 3648 2736 保证了获取目标图像的精确性。 较大的焦距Canon的这款相机具有比较大的光学变焦能力。最大焦距能够达到100 mm 相当于35 mm胶片中的560 mm焦距 可以对较远的目标成像 有利 红外遥感功能这款相机还具有红外遥感功能 能够使用相机遥控器进行所有拍摄操作。这样做的最大优点是 在拍摄过程中可以避免人为因素的影响 相机能够在无干扰的情况下进行拍摄 图片也在无干扰的情况下获得 对于整套系统的精度具有重要意义。 连接装置对于本套设备 我们使用电子经纬仪和数码相机相结合的方式来实现。设备运用过程中 我们需要使电子经纬仪和数码相机保持同步工作。由此 我们特别设计制作了连接装置。这套连接装置能够很好的保证数码相机可以随经纬仪的转动而转动 实现相机与经纬仪的姿态一致。本套设备的连接装置见下图2 目标板基于本套系统而设计的目标板 对于系统的实现具有十分重要的作用。目标板的设计 是建立在我们课题组长年在此方面研究成果的基础上 并且增加了一些针对本套系统而做的特殊改进而成。香港最快开奖现场直播,目标板设计见下图2 系统目标板对于目标的设计 在本套系统的研究过程中做了很多实验和改进 最后确定此种类型的目标板。目标板的设计原理在第四章中运用实验二来说明。 系统软件的运行平台本套系统的运行平台选为当前计算机最为广泛使用的WINDOWS XP操作系统。 系统的软件功能组成本套系统软件需要实现的功能包括以下几个部分 经纬仪中心点即经纬仪三轴交点 坐标解算 目标标定板中心点三维位移解算并绘制其位移变化图。 在软件功能实现中需要说明的是 需要包括以下几个功能图片读取 图片格式转换 11图像滤波处理 图像二值化 目标点图像物理坐标获取 目标点物空间坐标读取 相机光心坐标解算。 电子经纬仪角度数据读取程序北京博飞公司DJD2 C系列的电子经纬仪具有数据记录并传输至电脑的功能 其对应设计了一款软件程序 ETCom exe 该程序能够读取DJD2 C系列的电子经纬仪中记录的角度信息 并生成一个包含角度信息的txt文件。如果选择这个程序进行操作 那么在实际系统运用中 将会出现两个程序 使得系统操作变得麻烦了许多。因此 在这里 我们基于系统数据传输原理 运用VC 编写独立的电子经纬仪角度数据读取程序 并将此程序集合于我们开发的软件中。 2节中的系统硬件构成和23节中的系统软件实现 已经详细说明了本套基于数字图像处理的隧道拱顶位移监测系统的总体构成。在实际使用过程中 使用相机对目标标定板和参考标定板进行拍摄并获取图片 然后利用电子经纬仪获取目标板中标志的角度信息 其次 利用图片和角度 在独自编写的软件中进行三维定位解算 最后 基于长期观测 实现对于隧道拱顶三维位移的监测。其拱顶位移监测系统实现流程如下图2 本章小结在本章中 详细介绍了本套系统的构成 包括硬件构成和软件构成。在硬件部分 列出了本套系统中所使用的设备 包括电子经纬仪、数码相机、连接装置和目标板 并详细说明了所选设备的性能参数和选用优点 在软件部分 我们利用VC 独立开发出自己的软件来实现系统应用。最后 给出了系统运行流程图。 目标标定板板图像 目标图像 像素坐标 相机光心坐标 目标板物空间坐标系 利用经纬仪对目标标定板测角 经纬仪中心坐标 目标板物空间坐标系 相机标定参考图像 像素坐标 标定点在参考板物空间坐标系的坐标相机光心坐标 参考板物空间坐标系 经纬仪中心坐标 参考板物空间坐标系 图像处理相机标定利用经纬仪对目标标定板和参考标定板测角 目标标定板中心点与参考标定板中心点之间的三维坐标图像处理参考标定板板图像 利用经纬仪对参考标定板测角 多次测量标定点在目标板物空间坐标系的坐标 目标标定板中心点三维位移 133基于数字图像处理的隧道拱顶位移监测实现原理 基于数字图像处理的隧道拱顶位移监测系统原理组成整套系统原理实现主要包括以下几个方面 经纬仪中心点经纬仪三轴交点 坐标解算 目标标定板中心点三维位移解算。整套系统原理实现流程如下图3 系统原理实现流程图相机标定 目标标定板 相机标定 参考标定板 解算经纬仪中心点在目标坐标系中的坐标 解算经纬仪中心点在参考坐标系中的坐标 解算目标标定板中心点与参考标定板中心点之间的三维坐标解算目标标定板中心点三维位移 相机标定模型的建立在本套系统原理实现的研究中 我们使用的是中心投影模型。 中心投影模型中心透视投影简称中心投影 此投影中心称为光心 也称为摄影中心 物点、光心和对应像点在一条直线上 即满足光的直线是中心透视投影模型成像原理示意图 13 成像模型中使用的坐标系在中心投影成像模型中将使用到三个坐标系统 14 15 见图3 15物空间坐标系 它是由用户任意定义的三维空间坐标系 如图3 3中所示OXYZ 摄像机坐标系SSSSXYZ 摄像机坐标系的原点为摄像机光心 sZ轴与摄像机的光轴重合 且取摄影方向为正向。sX sY轴通常与图像物理坐标系x y轴平行 如图3 3中所示的sssSXYZ 坐标系。 图像坐标系 在摄影测量学中 图像坐标系分为图像象素坐标系 两种其定义分别为 图像像素坐标系 图像象素坐标系是以图像左上角为原点以象素为坐标单位的直角坐标系。u、v分别表示该象素在数字图像中的列数与行数。如图3 4中所示 此图是经过图像处理后得到的 以图像的左上角为原点通过一系列处理和计算能够获得图像中目标点的像素坐标 16 如图3 中心目标点的像素坐标为1915 010391 6 目标点在这里为图3 4中所示的黑色菱形区域 图像物理坐标系是以光轴与像平面的交点为原点以毫米为单位的直角坐标系 y轴分别与图像像素坐标系的u、v轴平行。图像物理坐标与图像像素坐标之间存在一一对应的关系两者之间的转换关系式如下式2 00xuukyvvk 其中xy为图像中目标点的图像物理坐标 uv为图像中目标点的图像像素坐标 00 uv为图像中原点的像素坐标 k为图像物理坐标与像素坐标的比例关系。 图像物理坐标与像素坐标的比例关系k是由数码相机所决定的。本套系统中所使用的PowerShort SX1 IS数码相机 根据表2 2可以知道 其芯片大小为1 英寸芯片为矩形 其长宽比为4 分辨率为36482736 故其单个像素具有的实际物理尺寸为0 138mmk 成像模型中使用坐标系变换关系在定义了上述各种空间直角坐标系后 为了进行相机标定 就需要建立两两不同坐标系之间坐标变换的关系 其最终目的就是要得到目标点物坐标系与目标点图像坐标系之间的关系 17 其过程如图3 5中所示 xXfZyYfZ 坐标变换流程图目标点物坐标系与图像坐标系之间的转换关系 目标点物坐标系与目标点图像坐标系之间的变换关系式 18

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