三维照片测量

三维照片测量

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2023-03-18 13:51:19
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产品简介

在很远的地方,仅用照相机拍照就可以简单地做成三维数据!Kuraves是根据两张以上数码相机照的画像数据(照片),将各种自然被拍物体和创造物进行三维数据化的软件。因为测量结果被制作成三维数据,所以能够有效利用于物体的长或面积、体积、断面图等各种目的和用途。

详细介绍






可以用数码相机画像简单地得到自然及人工创造物的三维位置坐标数据。

Kuraves-MD

  • 数码相机:
    【数码单反相机类型】 Canon EOS 5D Mark III、EOS 70D、EOS Kiss X7 等 Nikon D5300、D610 等
    【小型数码相机类型】 Canon Power Shot 博秀系列
  • OS: Windows*4) 7/8/XP
  • 存储器: 4GB以上
  • 画像分辨率: 1280 x 1040以上


特长

Kuraves是根据两张以上数码相机照的画像数据(照片),将各种自然被拍物体和创造物进行三维化的软件。
因为测量结果被制作成三维数据,所以能够有效利用于物体的长或面积、体积、断面图等各种目的和用途。并且,在用市场出售的数码相机拍摄的(二次元)照片上,三维CAD图纸能够进行存入显示,CAD图纸不存在的被拍摄对象也可以一边看照片一边图纸化。
实现三维CAD与照片测量相融合的Kuraves系列标准软件。


Kuraves的基本操作流程

  1. 拍照片(2张以上)
  2. 将照片设置在计算机上
  3. 取对应点
  4. 比例尺等的输入
  5. 自动对应点处理
  6. 结果数据输出
必要项目 用途
长度、表面积、体积计算 纵贯图、等高线、俯视图 公共坐标系
点间距离*1)
垂直水准*2)
测量点
从两个方向摄影对象物
照片间的一致点(对应点)*低8个点。

只要给一个照片加上点,其他的照片就自动生成对应点。
在画面上通过3D显示功能进行确认作业,可以把位置坐标数据(XYZ)进行CAD输出。
生成许多对应点后,能够表现更细致的表面形状。



功能

[照相机镜头畸变补正功能]
使用市场出售的数码相机时,需要对各自所持的镜头畸变进行补正。Kuraves附带有能简单求出补正值的专用标定纸和照相机镜头畸变补正工具。

[自动对应点处理]
具有自动对应剪切成所需线上或格子状面的功能。用模式调配手法可以自动产生对应点,所以几千点的三维测量也可以瞬时进行。本系统是合理自动化功能之一,另外还加上了各种辅助处理功能,系统很充实。

[测量点登记功能]
设计上我们做到了以下方面的有效利用:变换公共坐标系、用变位测量固定点、用测量器等其他装置输入所测量的点。

[三维显示功能]
生成物可以用三维显示功能一边旋转、缩小、变更视点,一边自由地观察。可以利用于检查形状确认(发表)和对应点输入的误差。也可以进行纹理的贴入。

[求积、测距计算功能]
通过自动生成三角网功能和鼠标操作的点触,备有可当场计算面积、测长,一览表输出功能。

[正色画像三维显示功能]
求积功能生成的三角網被拍摄物体,可以通过三维显示功能一边旋转、缩小、变更视点等,一边自由地进行观察。被拍物体的形状确认(发表)或检查对应点误差测出、给GIS等的正色画像输出、或者、输入等高线等(DXF)外部数据,也可以同时与照片进行显示和输出。

[等高线、纵断横断绘图功能]
只要设定了等高线的高度或输出范围,就可以当场制作出轮廓图。并且,在那里加入线的话,就简单地生成纵断横断图。

[体积计算(土量计算)功能]
只要土砂量、孔的容积等剪切地方,就可以进行体积计算。而且,只要输入计划图或以前的情况,就可以与现状比较,其充填量开采量和现场的充填开采模拟一起确认和掌握。


断面输出

土量计算结果

[复数画像连接功能]
Kuraves准备有把做成的数据联系起来、结合多数照片的工具。广域测量、立体测量之外也可以进行室内测量等的便利工具。


应用例


运行环境

项目 运行环境
数码相机

【数码单反相机类型】
Canon EOS 5D Mark III、EOS 70D、EOS Kiss X7 等
Nikon D5300、D610 等
【小型数码相机类型】
Canon Power Shot 博秀系列

OS Windows*4) 7/8/XP
存储器 4GB以上
画像分辨率 1280 x 1040以上
显示颜色 1670万色
CD-ROM驱动器 必需(安装时)
保护类型 USB键

*4) Windows®是微软公司的注册商标。







五木村施工现场 斜面坍塌测量

2001年3月12日(星期一),于熊本县球磨郡、作为国土交通省 灾害适应系统的测量装置进行了适应性评价。在现场进行测量和分析,调查作业性和测量精度。作为评价的对象机械,还进行了激光扫描、无棱镜全站仪的测量。
现场是斜度急的山谷,只能从对岸进行摄影。另外,因为现场在施工过程中不容易进入,所以用激光测距计测量从对岸摄影位置到现场(施工结束法枠部)的距离,并以此为标准长度。
摄影沿着对岸的道路一边移动共计从7处进行。摄影需要的时间是40分钟。
[手提设备]

  • 照相机NIKONCOOLPIX990・・・・1台
  • 三脚架・・・・1个
  • 手提激光距离计NIKON激光800・・・・1台
  • 处理用笔记本电脑・・・・1台

测量处理作业

摄影结束后,立刻在车中进行测量处理。,以下全部作业处理需要的时间是70分钟。
1. 从所拍的7张画像中选出4张合适的(上面的画像1~4)放到Kuraves-K。

2. 把各自的一致点(对应点)16点,计算照相机的位置。
3. 输入拍摄画像4时到现场的距离(激光测距计的测量结果),以此为标准长度来决定整体尺寸。
4. 把现场施工事务所旁边的电线杆作为垂直标准,设定垂直轴。
5. 在画像1设定约300点的测量点,自动计算。
6. 用检索功能把误对应点和不能三维化的点省略掉后,制作了坍塌部位的三维模型。
7. 利用图纸化工具功能制作了三维模型(图1),纵断图(图2)和等高线(图3)


图1

图2

图3

结果

现场作业,几乎只通过拍摄照片就可以得到现场的详细情报,维修自由简单,特别是不需要技术这些点,也得到了现场负责人的好评。
即使日后与无棱镜全站仪进行的测量结果进行比较(如下),相对于500m的*大误差约为30cm(与整个尺寸对比约0.06%),在精度方面也取得了很好的结果。
从摄影开始到得到*终结果只用不到两个小时,适应性也很好。


全站 X Y Z
3 -15499.618 -70743.572 296.628
4 -15497.088 -70680.280
299.790
14 -15456.885 -70809.903 290.568
16 -15512.915 -70763.421 312.820
Kuraves-K X Y Z
3 -15499.437 -70743.378 296.714
4 -15497.036 -70680.367 299.770
14 -15456.812 -70809.849 290.575
16 -15513.226 -70763.583 312.718
ΔX ΔY ΔZ
3 -0.181 -0.194 -0.086
4 -0.053 0.086 -0.010
14 -0.072 -0.054 -0.077
16 0.311 0.162 0.102

碎石现场 堆积土量测量

2002年10月25日(星期五)在兵库县测量了碎石工厂的堆积土量。有一处从左方可以俯视到整个现场的高地,所以才拍到了照片。关于解析时所需要的尺寸在现场立2根杆,用卷尺测量杆之间的尺寸。
移动约10米左右,拍了2张照片。(下列:分析照片)
*注) 为了防止手发抖,所以各拍了2张,共拍了4张照片。
[手提设备]

  • 照相机NIKONCOOLPIX5000・・・・1台
  • 杆・・・・2个
  • 卷尺
  • 处理用笔记本电脑・・・・・1台

测量处理作业

摄影结束后,返回事务所,开始分析作业。现状分析时间约20分。并且制作了以前的情况,到进行土量计算为止的所有处理时间在1小时以内。



画像1

画像2


[现状分析]
1. 从所拍的2张照片中选出了11点画像的共同点(对应点)。
2. 选择1张画像,以落下堆积物的交界线为中心加大约85点的点。
3. 通过自动调配处理计算,给另一张画像也加上点后进行确认。
4. 输入杆之间的斜距离(8460mm),再把地面设定为0地点(Z坐标=0)。
5. 在落下堆积物的交界处划上线做上记号,用三维显示功能进行确认。


粉色框:落下堆积物分界线

三维显示: 从横侧看

[前况作成、土量计算]
此次因为没有拍摄以前的情况,从照片进行推断后进行了制作。
*注)如果摄影,分析的话,可以立即计算土量
1. 在现状平面图上,参考照片推测出以前的地面交界处(Z坐标=0)并划了线。
2. 从平面图的落下堆积物的交界处面对线方向划12个断面图,并划上自动横断线。
3. 并且,对于各自的横断线,写入前况线。(参照下图)
4. 在做好的以前情况的变化要点上贴上面,用100cm的筛眼进行自动测量。

自动数横断线
青:现状横断线
黄:前况(推定) 横断线
CL:前况(推定)地面分界线

结果

累积土量为1590立方M。此次按照推断以前的情况进行了测量,但如果调换计划,按图挖掘出的话,拍摄的画像会很好,而且正确度高。


土量计算结果
粉色框:落下堆积物分界线
颜色显示:浓青(取土一点)
白(填充一点土)
薄青及绿色(取土)

非破坏性检查 金属腐蚀部位测量

2002年10月17日(星期四),在近距离摄影时,进行了金属腐蚀情况的测量和评价。
用腐蚀的金属板进行测量。摄影方法是把数码相机的变焦设定到Tele端,将焦点距离设定为60cm(使用COOLPIX时,变焦在Tele端,焦点距离设定为60cm时得到25×19cm的画角)。
或者,在金属板侧面配置硬尺,以此作为标准长度(测量时Tele端,焦点距离60cm时被校正的照相机参数)。
对照所设定的照相机焦点距离,在被拍物体前约60cm开始拍摄。这个拍摄考虑到手会摆动,共拍了5张(在近距离时容易因手摆动引起画像模糊,可能的话*好固定照相机)。摄影需要的时间是1分钟。
[手提设备]

  • 照相机NIKONCOOLPIX5000・・・・1台
  • 硬尺
  • 处理用笔记本电脑・・・・1台

测量处理作业

摄影结束后,立刻进行测量处理。以下所有作业的处理所要时间,约为30分。



画像1

画像2

[现状分析]
1. 从所拍的5张画像中选择2张合适的(上面的照片1,2),放到[Kuraves-K]里。
2. 把各自的一致点(对应点)13点,计算照相机的位置。
3. 将硬尺的刻度作为标准长,决定全体的尺度。
4. 在画像1的金属上,设定了约40×40mm1000点筛眼状的(约1.2mm间隔)测量点,进行自动计算。
5. 用检索功能把误对应点和不能三维化的点省略后,制作腐蚀处的三维模型。
6. 利用图纸化工具功能制作正色画像(图1),等高线(图2)及断面(图3)。


图1:落下堆积物边界线

图2:100μ等高线

图3:断面图

结果

把做好的等高线和样品进行目视比较,图像吻合。而且,把做成的数据(等高线,断面等)缩小比例印刷,并且用DXF输出功能在CAD(此时为AUTOCAD)进行确认。
作业只需要30分左右,现场操作简单(仅照相机,缩小比例),用CAD可以简单制作检查报告等优点很多。


遗迹、考古学资料制作

松原市教育委员会对考古学和遗迹调查的适应性进行了评价。
在此次的实验中,为了调查发掘现场的遗物出土状况及柱穴断面,用正色画像提交了*终结果。
对照所设定的照相机焦点距离,在被拍物体前约60cm开始拍摄。这个拍摄考虑到手摆动,共拍了5张(在近距离时容易因手摆动引起画像模糊,可能的话*好固定照相机)。
摄影需要的时间是1分钟。
摄影不用特殊装置,用通常摄影进行。并且,在调查遗迹分布状况的地方(对象1;画像1,2)及调查柱穴断面的地方(对象2;画像3,4)这两个地方,分别各拍摄了2张。


对象1 对象2
环境・摄影日 2003年7月30日(星期二)晴天 2003年8月5日(星期一)晴天
数码相机 NIKON COOLPIX5000(500万像素) FUJIFILM FINEPIX6800Z(130万像素)
标准 没有 标尺(50cm)
其他 处理用笔记本电脑 处理用笔记本电脑

测量处理作业

各自的摄影结束后,在现场设置的事务所进行解析作业。分析步骤大体上相同,所以表示以下步骤。
(关于对象1,测量所拍画像的任意2点之间的距离,并以此为长度标准)。)


对象1: 表示古物分布状况的拍摄画像

画像1

画像2
对象2: 表示柱孔断面调查的拍摄影画像

画像3

画像4

[现状分析]
1. 2张画像放到"Kuraves-K"。
2. 把各自的一致点(对应点)16点,计算照相机的位置。
3. 画像1设定约400点的测量点,自动计算。(画像3的情况约100点)
4. 用检索功能把误对应点和不能三维的点省略后,制作了崩坏处的三维模型。
[参考]全部处理时间(包含确认作业)对象1:70分对象2:20分


结果

制作的正色画像,以位图的形式彩色印刷。把现场调查之前做好的手写的复写数据叠加,验证正色画像的精度。对照结果良好,作为图形化用的画像数据,用Kuraves确证了制作的正色画像能够适用。
另外,在此做成的画像数据,可以作为三维造型数据进行有效利用,正在探讨开展其他的用途。


对象1:遗迹出土状况的正色画像

对象2:柱孔断面调查的正色画像




Kuraves应用事例一览


斜面坍塌地:「等高线、纵断横断图制作」
计划-现状:「充填土量计算」

建筑物:「平面图化」
工厂设备:「平面图化」

河川:「横断图制作」「位移测量」

垃圾:「体积计算」
沙丘,雪:「体积计算」

斜面:「施工面积计算」
斜面:「定点观测」「位移测量」

工厂设备:「刮痕形状和深度测量」
隧道:「龟裂和剥离形状测量」

土地:「平面图化」「面积测量」

采石场:「形状测量」「产业道路绘图」

道路:「平面图化」

车辆:「长度和凹下测量」
树木:「高度测量」

遗迹:「平面图化」

废弃场:「容量计算」


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