一种可自动定位方向和距离的野外摄影测量便携式标志板的制作方法

1.本实用新型涉及测量设备技术领域，尤其是涉及一种可自动定位方向和距离的野外摄影测量便携式标志板。


背景技术：

2.摄影测量技术作为一种新型便捷的测量方法应用于各个研究工程领域，具有非接触、大视场、高效高精度测量的特点，在地物测量方面(比如测量局部区域的渠道断面、沟壑的坡面、旅游景点的标志性建筑物等)有巨大优势，其理论精度可以达到毫米级。基于摄影测量的原理，定义多张照片中的同名点作为控制点，以及不同控制点之间在真实世界的物理距离设置是地物摄影测量的基础。对于形状规整，表面纹理特征单一的地物，软件自动结算处理后获取的同名点太少，精度很低，必须人为去标记同名点，但是传统的标志板只有标识功能，且不是专门为摄影测量设计的，精度低，没有距离定义的功能，同时无法在拍摄前根据摄影机的点位对标志板进行角度的微调整，达到多角度采集含有清晰标志板的照片，导致摄影测量的精度较低，测量效率低。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种可自动定位方向和距离的野外摄影测量便携式标志板，方便确定摄影机和被测物体之间的相对位置关系，大大简化地物信息获取，标志点设置、标准尺寸设置等的工作量，提升工作效率，提升工作便捷性和易得性，保证摄影测量质量。
4.根据本实用新型的一个目的，本实用新型提供一种可自动定位方向和距离的野外摄影测量便携式标志板，包括底座和标志板体，所述标志板体的每个侧面上均自上而下设有若干不同颜色的圆形标志块，所述标志板体底部与所述底座之间通过自动转动装置连接，所述标志板体设有所述圆形标志块的侧壁上设有距离雷达。
5.进一步地，自上而下依次设置的所述圆形标志块的直径逐渐增大，且每个圆形标志块的直径大小是物距对应下的单个像素大小。
6.进一步地，所述圆形标志块的直径为1-50mm。
7.进一步地，所述标志板体为漫反射五棱台。
8.进一步地，所述标志板体采用聚四氟乙烯制成。
9.进一步地，所述标志板体每个侧面最上面三层的所述圆形标志块的颜色组合均相同。
10.进一步地，所述标志板体每个侧面最下面两层的所述圆形标志块的颜色组合均不同。
11.进一步地，所述自动转动装置包括水平转盘、轴套和u型架，所述水平转盘与所述底座之间转动连接，所述水平转盘的上表面固定有连接架，所述轴套的两端与所述连接架转动连接，所述u型架的两端与所述轴套的侧壁转动连接，所述底座与所述水平转盘之间设
有第一微型电机，所述轴套与所述连接架之间设有第二微型电机，所述u型架与所述轴套之间设有第三微型电机。
12.进一步地，所述标志板体的侧壁上设有指向雷达，所述指向雷达与控制器连接，所述第一微型电机、所述第二微型电机和所述第三微型电机与所述控制器连接。
13.进一步地，所述指向雷达为发射红外线的发射器。
14.本实用新型的技术方案通过标志板体与底座之间的自动转动装置，可以根据摄影机的位置在拍摄前调节标志板体的朝向，使得至少3张照片中含有清晰的标志板体，通过距离雷达可以获得标志板距离摄像机的距离，确定摄影机和被测物体之间的相对位置关系，大大简化地物信息获取，标志点设置、标准尺寸设置等的工作量，提升工作效率，提升工作便捷性和易得性，保证摄影测量质量。
附图说明
15.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为本实用新型的结构示意图；
17.图2为本实用新型标志板体和圆形标志块的结构示意图；
18.图中，1、底座；2、标志板体；3、圆形标志块；4、水平转盘；5、轴套；6、u型架；7、第一微型电机；8、连接架；9、第二微型电机；10、第三微型电机；11、指向雷达；12、距离雷达。
具体实施方式
19.下面将结合实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
20.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、" 水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
21.此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、 "第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
22.实施例1
23.如图1和图2所示，
24.一种可自动定位方向和距离的野外摄影测量便携式标志板，一种可自动定位方向的野外摄影测量便携式标志板，包括底座1和标志板体2，标志板体2为漫反射五棱台结构，标志板体2采用糙率大、孔隙度大、热胀冷缩变形能力小、感光性能好、结构稳定的材料制成，优选标志板体2采用聚四氟乙烯制成。标志板体2的每个侧壁表面自上而下设有若干不同颜色的圆形标志块3，标志板体2每个侧面最上面三层的圆形标志块3的颜色组合均相同，标志板体2每个侧面最下面两层的圆形标志块3的颜色组合均不同。
25.自上而下依次设置的圆形标志块3的直径逐渐增大，且圆形标志块3 的直径为1-50mm之间。圆形标志块3为一系列大小的圆圈，每个圆圈的直径大小是物距对应下的单个像素大小。
26.本实施例中，圆形标志块3的数量为不少于七个，圆形标志块包括自上而下依次设置的红色、鲜绿色、蓝色、黄色、粉红色、青绿色和、黑色七种颜色的圆形标志块。
27.标志板体2底部与底座1之间通过自动转动装置连接，自动转动装置包括水平转盘4、轴套5和u型架6，水平转盘4与底座1之间转动连接，底座1与水平转盘4之间设有第一微型电机7，第一微型电机7固定在底座 1上，第一微型电机7的输出轴与水平转盘4的底部固定连接，通过第一微型电机5带动水平转盘4在底座上转动。
28.水平转盘4的上表面固定有两个连接架8，轴套5的两端与连接架8转动连接，轴套5与其中一个连接架8之间设有第二微型电机9，第二微型电机9与连接架8固定连接，第二微型电机9的输出轴与轴套5连接，通过第二微型电机9带动轴套5在连接架8上转动。
29.u型架6的两端与轴套5的侧壁转动连接，u型架6的一侧与轴套5之间设有第三微型电机10，第三微型电机10与轴套5固定连接，第三微型电机10的输出轴与u型架6连接，通过第三微型电机10带动u型架6在轴套5上转动。
30.第一微型电机7、第二微型电机8和第三微型电机10与控制器连接，通过第一微型电机7、第二微型电机8和第三微型电机10可以分别实现带动标志板体2在x轴、y轴和z轴方向内的转动。
31.标志板体2的侧壁上设有指向雷达11距离雷达12，指向雷达11与控制器连接，指向雷达11通过信号识别，来判断摄影机镜头的位置(摄影机所在位置比周围环境的信号强)，指向雷达11在识别到摄影机的信号。
32.通过第一微型电机7、第二微型电机8和第三微型电机10控制标志板体2可以在x轴、y轴和z轴方向上实现360
°
旋转，来完成标志板体朝向的微调整，使得标志板体的每个面至少在3张照片中可以清晰呈现，距离雷达12可以测量标志板体距离摄像机的距离，确定摄影机和被测物体之间的相对位置关系，大大简化地物信息获取，标志点设置、标准尺寸设置等的工作量，提升工作效率，提升工作便捷性和易得性，保证摄影测量质量。
33.本实施例所述指向雷达通过向被测物发射一串周期高频脉冲，设发射信号后，接受信号回波的时延为tr，目标与雷达之间的直线距离是r，电磁波的传播速度是c，被测物体与标志板的直线距离为：
[0034]2×
r＝c
×
tr
[0035]
r＝c
×
tr
[0036]
本实施例使用时，
[0037]
第一步：将底座1、标志板体2进行组合，根据被测物体的特征，在被测物体周围布设相机的拍摄点位以及本装置，保证拍摄的被测地物相邻照片的重合度达到60％以上，标志板的每个面至少在3张照片中出现；
[0038]
第二步：由于同名点大于等于3个才是有效的，因而通过控制器控制第一微型电机7、第二微型电机8和第三微型电机10调节标志板2的朝向，使得标志板的每个面至少在3张照片中能够清晰呈现；
[0039]
第三步：多角度连续采集包含被测物体和标志板的清晰照片，并用距离雷达测量标志板体与被测物体之间的真实距离；
[0040]
第四步：将照片导入计算机解译系统，按照第一次提供的材料中摄影测量计算原理进行第一次摄影测量计算具体的作用是进行粗对正；
[0041]
第五步：根据标志板的最上面三层圆形标志块的颜色组合编码号确定含相同标志板的不同照片，然后根据同一标志板上不同面上最下面两层圆形标志块的颜色组合编码号确定含相同标志板相同面的不同照片，根据各个圆形标志块颜色编码号以及具体的直径大小确定多张照片上的同名点，挑选最清晰的3-5张含以上三步信息的照片标记控制点，这样就完成了多张照片一个同名点的识别，从计算机解译系统中导出同名点的二维坐标，同理去识别其他的同名点，生成同名点文件。
[0042]
标志板大小的设计原理：
[0043]
影像精度
×
焦距
×
图像的最大尺寸＝传感器宽度
×
拍摄距离
[0044]
其中：影像精度——即分辨率，米/像素；焦距——相机焦距/mm；图像的最大尺寸——即像素；传感器宽度——即像幅；拍摄距离——摄相机最大拍摄距离/m；
[0045]
本实用新型从增加野外摄影测量控制点添加的效率和精度角度入手，设计了一种标志板，在一块糙率大、孔隙度大、易折叠携带，具有强漫反射能力板料，通过相机视野范围与物距之间的关系，在一个像素代表标志点的一个角的情况下，计算出在相机最佳的摄影范围内物距与像素值大小之间的对应关系，设置一系列带有像素值属性的圆形标志块，其大小具有定义两点之间真实物理距离的功能，各个圆形标志块的颜色组合具有一定的编码功能，可以达到多张照片最精确的，最快捷的同名点识别，以及两点之间真实物理距离定义的目的。采用自动转动装置，可以实现在拍摄前标志板角度的微调整，以及测量标志板体与摄影机之间的真实距离，采集到至少3张包含标志板每个面清晰的照片，并确定摄影机和被测物体之间的相对位置关系，大大简化地物信息获取，标志点设置、标准尺寸设置等的工作量，提升工作效率，提升工作便捷性和易得性，保证摄影测量质量。
[0046]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。