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产业科技创新 Industrial Technology Innovation78Vol.2 No.17产业科技创新 2020，2（17）：78~79Industrial Technology Innovation 基于MATLAB的摄影交会测量计算程序设计与开发袁 龙，曹雅迪（四川省测绘技术服务中心，四川 成都 610036）摘要：交会测量是测量学中一种常用的测量方法，在摄影测量中单张像片空间后方交会是摄影测量基本问题之一，其基本原理是通过地面已知的若干控制点和其在摄影像片上的相应像点坐标，通过计算的方法求解其摄站参数。
本文研究通过使用单像空间后方交会的基于共线条件方程的平差解法，使用安徽省某区域的实验数据，通过matlab软件实现了基于单像空间后方交会的程序设计，计算了其左右像片的收敛情况，结果表明其计算结果的数据精度和收敛情况较好，达到了预期的实验效果。
通过单像空间的后方交会的计算结果，文章进而根据其数据结果在matlab中构建了其空间前方交会的程序设计，求解实验区待定点的地面坐标，通过前方交会坐标变换情况，分析了其结果精度和需要注意的问题。
从总的研究结果来看，单张像片的空间后方交会是前方交会计算的基础，因此，单张像片空间后方交会成为解决这两个问题以及算法程序实现的关键。
关键词：摄影交会；后方交会；前方交会；程序设计中图分类号：U495 文献标识码：A 文章编号：2096-6164（2020）17-0078-02摄影测量是指通过搭载摄影设备，获取地物空间信息的手段完成测量作业，摄影测量的主要任务是通过获取二维的像片点空间坐标得到对应目标的实际三维坐标，完成数据的测量，后期通过数据处理和软件操作，应用到空间物体的三维建模、空间分析和综合制图等领域，有着广泛的社会应用和较高的使用价值。
单像空间后方交会的数据计算从目前来说主要有三种方法：基于共线条件方程的平差解法、基于直接线性变换的解法和角锥法。
摄影测量空间后方交会以单张影像空间后方交会方法，求解该像的外方位元素一、实验数据与理论基础：1、实验数据：航摄仪内方位元素f＝153.24mm，x0＝y0＝0，以及4对点的影像坐标和相应的地面坐标：影像坐标地面坐标x(mm)y(mm)X(m)Y(m)Z(m)1-86.15-68.9936589.4125273.322195.172-53.4082.2137631.0831324.51728.693-14.78-76.6339100.9724934.982386.50410.4664.4340426.5430319.81757.312、理论基础(1) 空间后方交会是以单幅影像为基础，从该影像所覆盖地面范围内若干控制点的已知地面坐标和相应点的像坐标量测值出发，根据共线条件方程，解求该影像在航空摄影时刻的外方位元素Xs，Ys，Zs，φ，ω，κ。
(2) 每一对像方和物方点可列出2个方程，若有3个已知地面坐标的控制点，可列出6个方程，求取外方位元素改正数△Xs，△Ys，△Zs，△φ，△ω，△κ。
二、数学模型和算法公式1、数学模型：后方交会利用的理论模型为共线方程。
共线方程的表达公式为：)()()()()()(333111S A S A S A S A S A S A Z Z c Y Y b X X a Z Z c Y Y b X X a fx -+-+--+-+--=)()()()()()(333222S A S A S A S A S A S A Z Z c Y Y b X X a Z Z c Y Y b X X a fy -+-+--+-+--=其中参数分别为：κωϕκϕsin sin sin cos cos 1-=aκωϕκϕsin sin sin sin cos 2--=a ωϕcos sin 3-=aκωsin cos 1=b κωcos cos 2=b ωsin 3-=bκωϕκϕsin sin cos cos sin 1+=c κωϕκϕcos sin cos sin sin 2+-=c ωϕcos cos 3=c旋转矩阵R 为⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=321321321c c c b b b a a a R2、 由于外方位元素共有6个未知数，根据上述公式可知，至少需要3个不在一条直线上的已知地面点坐标就可以求出像片的外方位元素。
近景摄影测量在相似模拟实验变形测量中的应用研究相似模拟实验主要用于研究地下开采引起的岩层变形情况，通过对模拟对象开采过程进行变形测量，推断原型在实际生产中可能会发生的自然灾害。
本文提出一种基于近景摄影测量的量测手段。
在物理模型前方不同角度拍摄不同开采时段的全景序列影像，近景摄影测量中的重建方法解算监测点坐标，最后绘制监测点在开采过程中的位移变化图。
本文提出的方法可以改善传统测量方法存在的弊端，具有设备简单、测量速度快、精度高等优点，可以实时快速获取点物信息。
标签：模拟实验；平面检校；仿射变换；核线约束；光束法平差1 概述模拟实验隶属于岩石力学实验模拟技术，该技术大多数用于对模拟岩土工程中部分工程结构进行研究。
模拟实验物理模型是在室内用某种人工材料，根据相似原理做成相似模型，在进行模拟实验时，通常多采用缩小比例或放大比例来制作模型；然后借助测试仪表观测模型内力学参数及其分布规律，通过对模型上应力、应变的观测来认识与判断原型（模拟实体）上所发生的力学现象和应力-应变的变化规律，以便为岩土工程设计和施工方案的选择提供依据，从而解决实际生产问题。
本文以模拟实验物理模型为研究对象，近景摄影测量方法为量测手段，研究模型在地下开采作用下的岩层变形情况。
2 近景摄影测量下的三维重建根据本文提出的方法量测模拟实验物理模型上监测点的三维坐标，需要提供的原始数据有：影像的内、外方位元素，控制点像方、物方坐标，监测点像方坐标。
2.1相机检校相机检校是检查和校正摄影机（摄像机）内方位元素和光学畸变参数的过程，它是从二维图像获取三维信息必不可少的步骤。
数码相机检校的目的是恢复每张影像光束的正确位置，即利用内方位元素恢复摄影中心与像片间的相对关系。
2.2 像点提取控制点均匀布置在物理模型周围框架，监测点均匀布置在模拟煤层上覆岩层表面，三维重建前需要在影像上提取其对应的像点坐标，为后续光束法平差做准备。
像点的提取、识别大致分为以下步骤：①预处理：包括二值化，边缘提取；②聚类；③识别基准点；④识别编码点。
一种基于四元数的空间后方交会全局收敛算法龚辉;姜挺;江刚武;陈密密【摘要】结合四元数在摄影测量中的良好应用，提出一种基于四元数的空间后方交会全局收敛算法。
该算法利用四元数描述影像姿态，采用绝对定向和正交投影两种变换来代替中心投影的共线条件方程，再利用非线性方程直接迭代的方法进行求解，从而无需进行线性化，最后从理论上对算法的全局收敛性进行了证明。
试验结果表明该算法正确可靠，对外方位元素初值没有要求，真正做到无初值依赖空间后方交会，具有很好的稳定性和适应性。
%A globally convergent algorithm of space resection based on quaternion is presented by combining good application of quaternion in photogrammetry, Firstly the unit quaternion is used to describe the attitude of the image in this algorithm, and absolute orientation equation and orthogonal projection formula are used to replace the collinear equation. Then the iterativesolution of nonlinear equation is used to solve this problem. So that, the linearization of collinear equation is needless. Lastly the globally convergent property of this algorithm is proved in theory. Experimental results indicate that this algorithm, which is a real space resection solution independent of initial values, is right, stable and adaptive, and have no requirement for initial values of exterior orientation elements.【期刊名称】《测绘学报》【年(卷),期】2011(040)005【总页数】8页(P639-645,654)【关键词】四元数;绝对定向;正交投影;全局收敛;摄影测量;空间后方交会【作者】龚辉;姜挺;江刚武;陈密密【作者单位】信息工程大学测绘学院,河南郑州450052;信息工程大学测绘学院,河南郑州450052;信息工程大学测绘学院,河南郑州450052;61512部队,北京100088【正文语种】中文【中图分类】P2311 引言摄影测量学中惯用的空间后方交会解法是把成像时的姿态采用欧拉角描述,对共线条件方程进行线性化,然后通过一定数量的地面控制点及像片上对应的像点,利用最小二乘原理进行迭代求解[1]。
基于THUMS数字人体模型的大倾角座椅正面碰撞乘员损伤
分析
许泽亚;谢金萍;雷飞兵;蔡娅妮
【期刊名称】《汽车技术》
【年(卷),期】2024()4
【摘要】基于某大倾角座椅,利用THUMS数字人体模型,研究了座椅后倾姿态正面碰撞条件下的乘员损伤特征,并讨论了乘员损伤机理。
研究结果表明,相较于常规坐姿,一方面大倾角座椅后倾姿态下传统约束系统无法实现乘员的有效约束,乘员易发生下潜而造成腹部、胸部、颈部的损伤风险,另一方面由于座椅的作用,乘员脊柱受到较大的轴向加速度载荷,存在损伤风险。
最后,基于乘员的损伤特征及机理,进一步讨论了后倾姿态下乘员保护策略。
【总页数】9页(P15-23)
【作者】许泽亚;谢金萍;雷飞兵;蔡娅妮
【作者单位】比亚迪汽车工业有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U461.91
【相关文献】
1.基于Thums人体模型追尾碰撞乘员损伤研究
2.人体有限元模型THUMS用于正面碰撞乘员损伤研究
3.基于座椅动态试验的客车正面碰撞乘员损伤机理分析
4.汽
车座椅坐垫倾角对正面碰撞乘员保护影响分析5.基于HybirdⅢ和THUMS人体模型的正面碰撞下前排乘员伤害研究
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摄影测量学空间后方交会实验报告13页报告摘要：本实验以三张已知高度物体的相片为样本，运用摄影测量学的空间后方交会算法，通过MATLAB编程实现对物体三维坐标的计算，并加以检验与探讨，得出结论相对合理。
同时，本实验也通过对MATLAB编程的应用，掌握了空间后方交会算法的理论及实践方法。
1. 实验目的（1）学习和应用摄影测量学中的空间后方交会算法，掌握其计算方法和程序实现过程。
（2）了解数字像相机的相关特性，并掌握其使用方法。
（3）通过对样本数据的处理，熟悉和掌握MATLAB编程的应用技巧。
2. 实验器材数字相机一部，尺子一把，样本图像三张，MATLAB软件。
3. 实验原理在精密测量领域中，采用摄影测量学的空间后方交会算法，可实现三维坐标的测量和重建。
这种方法是将已知物体的照片，通过对像点的提取及校准，得出像点坐标系下的物体的三维坐标系下的坐标。
这种算法的基本思路是：利用像点坐标系下的物体三维坐标系下的坐标关系，构建一个误差最小的方程组，通过矩阵的求解，得到物体三维坐标系下的坐标。
数字相机是一种基于CCD或CMOS成像器材料的成像设备，根据数字信号的处理能力，合成电子图像。
数字相机的性能主要包括分辨率、感光度、曝光控制、焦距、光圈等参数。
使用数字相机拍摄时，应根据拍摄对象的光线条件、距离、尺寸、景深等因素，进行调节。
4. 实验过程（1）利用数字相机拍摄三张已知高度物体的照片，并在样本上面贴标记，用尺子测算实际高度。
（2）利用图像处理软件MATLAB，对照片进行像点识别和校准，得到像点坐标系下的坐标。
（3）根据相片中已知物体的测高值及像点坐标系下的坐标值，通过MATLAB编写空间后方交会的程序算法，得出物体的三维坐标系下的坐标。
（4）对得出的坐标值进行检验及探讨，分析误差来源及部分工具库的使用方法。
5. 实验结果与分析本实验所得出的三维坐标值，原本应是在一个确定点之间展开的点集。
知道参数计算不全或精度不够是常有的事情（尤其在没有精密测量器具的条件下），这种情况我们应该考虑从给出的角度和图像来看和计算得到位置。
空间后方交会原理.txtゅ你不用一上线看见莪在线，就急着隐身，放心。
莪不会去缠你。
说好的不离不弃现在反而自己却做不到╮单幅航空影像空间后方交会程序设计来源: 摘要：航空影像单像空间后方交会是利用影像所覆盖地面范围内若干控制点的已知地面坐标和相应点的像点坐标，根据共线方程，在最小二乘法的原则下，计算航空影像的外方位元素。
本文采用 编译平台和C#语言编写了单像空间后方交会的参数计算程序。
利用相关文献中的实验数据与结果，证明本程序运行良好，参数解算精确，可以满足工程项目要求。
关键词：摄影测量与遥感；外方位元素；共线方程；最小二乘原则；空间后方交会；0 引言确定影像或摄影光束在摄影瞬间的空间位置和姿态的参数，称为影像的外方位元素。
一幅影像的外方位元素包括6 个参数，其中3 个参数线参数，用于描述摄影中心S 相对于物方空间坐标系的位置（X，Y，Z）；另外3 个是角元素，用于描述影像面在摄影瞬间的空中姿态。
角元素有三种不同的表达形式：（1）以Y 轴为主轴的φ-ω-κ系统（主轴是在旋转过程中，空间方向不变的一个固定轴）：以Y 为主轴旋转φ角，然后绕X 轴旋转ω角，最后围绕Z 轴旋转κ角。
（2）以X 轴为主轴的φ?-ω?-κ?系统：以X 为主轴旋转ω?角，然后绕轴旋转φ?角，最后围绕Z 轴旋转κ?角。
（3）以Z 轴为主轴的A-α-κ系统：以Z 为主轴旋转A 角，然后绕Y 轴旋转α角，最后围绕Z 轴旋转κ角。
本文的角元素系统选择使用第一种表达方式，即φ-ω-κ[1]。
如果知道了每幅影像的6 个外方位元素，就能确定被摄物体与航摄影像的关系。
因此，如何获取影像的外方位元素，一直是摄影测量工作者所探讨的问题。
目前，从技术方面来说，解决这个问题主要有两种手段：一种是利用雷达、全球定位系统（GPS），惯性导航系统（INS）以及星相摄影机来获取影像的外方位元素；另一种是利用影像覆盖范围内一定数量的控制点的空间坐标与摄像坐标，根据共线条件方程，反求该影像的外方位元素，这种方法称为单幅影像的空间后方交会。
空间后方—前方交会的原理空间后方—前方交会是一种导航技术，通过测量目标物体在不同观测点的角度，并利用三角测量原理计算目标物体的位置。
这种技术广泛应用于航空、航天、导航等领域，可以帮助人们准确地确定目标物体的位置和方向。
在空间后方—前方交会中，观测者需要站在不同的位置观测目标物体，并测量目标物体相对于观测点的角度。
观测者需要使用测角仪或其他测量工具来测量角度，并记录下相应的数据。
测量完所有观测点的角度后，观测者需要根据这些角度数据进行三角计算，以确定目标物体的位置。
三角计算是利用三角函数来计算角度和边长的关系，通过已知的角度和边长来计算未知的角度和边长。
观测者需要根据测量得到的角度数据和观测点之间的距离，使用三角函数计算目标物体的位置坐标。
空间后方—前方交会的原理简单明了，但在实际应用中需要考虑一些因素。
首先，观测者需要选择合适的观测点，观测点的位置应尽量避免遮挡物，以确保观测到目标物体的角度准确无误。
其次，观测者需要准确测量角度，并尽量避免误差的产生。
最后，观测者需要进行精确的三角计算，以确保计算出的目标物体位置准确无误。
空间后方—前方交会技术的应用非常广泛。
在航空领域，飞行员可以利用该技术确定飞机的位置和方向，以确保飞行安全。
在航天领域，航天员也可以利用该技术确定航天器的位置和方向，以实现精确的轨道控制。
此外，该技术还可以应用于导航系统中，帮助人们准确导航和定位。
空间后方—前方交会是一种通过测量目标物体在不同观测点的角度，并利用三角计算原理确定目标物体位置的导航技术。
该技术在航空、航天、导航等领域有着广泛的应用，可以帮助人们准确地确定目标物体的位置和方向。
通过合理的观测点选择、准确的角度测量和精确的三角计算，空间后方—前方交会技术可以为人们提供准确可靠的导航和定位服务。
