簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 蔡博慶
Tsai, Po-Chin
論文名稱: 可攜式全景影像測繪系統之光束法平差及應用
Bundle Adjustment and Applications of a Portable Panoramic Image Mapping System (PPIMS)
指導教授: 曾義星
Tseng, Yi-Hsing
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 測量及空間資訊學系
Department of Geomatics
論文出版年: 2012
畢業學年度: 100
語文別: 中文
論文頁數: 103
中文關鍵詞: 可攜式移動測繪系統近景攝影測量全景影像光束法平差
外文關鍵詞: Portable MMS, Close-range Photogrammetry, Panoramic image, Bundle adjustment
相關次數: 點閱:98下載:4
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報
  • 本文提出一套可攜式全景影像測繪系統(Portable Panoramic Image Mapping System, PPIMS),此系統是基於移動測繪系統 (Mobile Mapping System, MMS) 的原理所設計,主要是為了能夠快速擷取三維空間資訊的應用系統,並針對車載之移動式測繪系統無法進入之地區所設計。例如嚴重受創之山間村落、天然災害發生之地點,本系統可改善車載系統之機動性及便利性,並以快速建置災區三維地景模型為目標。
    可攜式全景影像測繪系統由六台數位單眼相機、GPS接收儀及一個特製的六角形載台所組成,以環形排列設置於固定載台之六部相機獲取環景影像,並以GPS進行載台之定位。在觀測前須先進行系統率定,求解出各相機於載台中之相對位置與方位,進而以載台在空間中之位置與方位恢復各張影像之外方位參數,但由於本系統未裝載慣性導航系統,無法直接取得載台於空間中之方位,故本研究著重在獲取載台之方位上,提出一個獲取載台系統方位之方法並進行光束法平差,可在未使用控制點的情況下,同時獲得載台系統方位以及連結點之坐標,最終可求解出系統內六台相機於拍攝時之外方位參數。由實驗結果顯示,在未使用控制點的情況下,系統方位之解算精度約1.2’至12’,測站位置精度約為2公分,而連結點解算之精度約2公分至10公分,而隨著控制點的使用可提升其解算精度。

    This study proposes a Portable Panoramic Image Mapping System (PPIMS), which is based on the principle of the Mobile Mapping System (MMS). The motivation of this design is to develop a portable MMS for rapid acquisition of 3D spatial information. The PPIMS is designed for some difficult accessing areas by vehicles, such as a heavily damaged mountain village or a disaster landscape. This system can improve the mobility and convenience of the Land Vehicle MMS, and aim at the three-dimensional model for disaster areas.
    PPIMS is equipped with 6 circular arranged cameras to capture panoramic images and a GPS receiver for positioning. The system calibration should be performed to get the relative orientations and positions between cameras in the body frame. The orientations and positions of each station are used to rebuild the exterior orientation parameters of each image. Because we do not use the INS, we can’t get the orientations of stations directly. So this study focuses on how to get the orientations of each station and propose an algorithm of bundle adjustment to get these parameters without using control point. Finally, the exterior orientation parameters of each image would be calculated.
    Based on the result, the precision of the orientations are about 1.2’ to 12’ and the positions are about 2 to 10 cm. The precision will be better when control points are used.

    摘 要 i Abstract ii 誌謝 iii 目 錄 iv 表 目 錄 vi 圖 目 錄 viii 第一章 前言 1 1.1研究背景與動機 1 1.2研究課題與目的 6 1.3研究流程 9 1.4 論文架構 10 第二章 系統設計與建置 11 2.1系統設計概念 11 2.2相機與相機率定 12 2.3 GPS動態定位裝置 15 2.4載台架構與幾何關係 17 2.5系統運作模式 20 2.6 測繪原理 21 第三章 坐標系統的整合與轉換模式之介紹 24 3.1 坐標系統與框架 24 3.1.1 影像坐標框架與相機坐標框架(Camera Frame, c-frame) 25 3.1.2 載台坐標框架(The Body Frame, b-frame) 26 3.1.3 測繪坐標框架(The Mapping frame, m-frame) 27 3-2 坐標系統間之關係 32 3-3 坐標系統之轉換 33 3-4 系統率定 35 第四章 光束法平差 39 4.1 地物點及像點關係式 39 4.2 恢復影像方位 41 4.2.1 系統方位的解算 42 4.2.2 影像方位的解算 46 4.2.3 相機透視中心位置的解算 47 4.3 測站解算之條件 48 4.3.1 觀測量及未知數 48 4.3.2 單一測站求解 49 4.3.3 多測站同時求解 50 4.4 各種類觀測量之權值 53 第五章 實驗成果與分析 55 5.1 成大歸仁校區 55 5.1.1 實驗資料 55 5.1.2 成果精度評估 59 5.1.3 實驗資料 79 5.1.4 成果精度評估 80 5.2 台東關山測區 84 5.2.1 實驗資料 84 5.2.2 成果精度評估 85 5.3 成大校區 89 5.3.1 實驗資料 90 5.3.2 解算及建模成果 91 第六章 結論與建議 94 參考文獻 97 附錄 偏微分式 100

    王宏仁, GPS輔助空中三角測量之精度探討,國立成功大學測量及空間資
    訊學系碩士論文,1996。
    王正忠,以近景攝影測量進行模型式建物重建,國立成功大學測量及空間
    資訊學系研究所碩士論文,2002。
    王彬權,可攜式全景影像測繪系統之系統率定,國立成功大學測量及空間
    資訊學系碩士論文,2012。
    尤瑞哲,測量坐標系統,第二版,2003。
    朱展毅、饒見有,以向量式遮蔽偵測為基礎利用空載傾斜攝影進行自
    動化牆面紋理貼圖,航測及遙測學刊,第十五卷,第4期,第325-341頁,2010。
    任志恆,自動化從測量車影像序列獲取交通路先空間資訊之研究,國立成
    功大學測量及空間資訊學系碩士論文,2011。
    全景虛擬實境@Sinica,2012,URL : http://gis.rchss.sinica.edu.tw/720vr/
    李育華,車載移動式製圖系統之系統率定及其直接地理定位之效能分析,
    國立成功大學測量及空間資訊學系碩士論文,2010。
    胡志強,全景影像之移動物偵測與追蹤系統,國立中央大學資訊工程研究
    所碩士論文,2005。

    周宏達,以最小二乘法進行參數式模型與影像之最佳套合,國立成功大學
    測量及空間資訊學系研究所碩士論文,2001。
    郭冠宗,應用全景影像快速建置街景及路徑預覽,國立中興大學土木工程
    學系碩士論文,2010。
    國土測繪中心e-GPS即時動態系統入口,2012, URL :
    http://www.egps.nlsc.gov.tw/index.html
    謝承璋,雙鏡頭車載行動測繪之定位分析,國立中央大學土木工程學系研
    究所碩士論文,2010。
    El-Sheimy, N., The Development of VISAT - A Mobile Survey System
    for GIS Applications, (Ph.D. thesis) , UCGE, Report NO. 20101,
    Department of Geomatics Engineering, the University of Calgary, 1996.
    El-Sheimy, N., An overview of Mobile Mapping Systems, Pharaohs to
    Geoinformatics FIG Working Week 2005 and GSDI-8, Cairo, April, pp. 16-21, 2005.
    Ellum, C. M., The Development of a Backpack Mobile Mapping System,
    UCGE, Report NO. 20101, Department of Geomatics Engineering, University
    of Calgary, 2001.
    Fraser, C. S., Digital Camera Self-calibration, ISPRS Journal of
    Photogrammetry & Remo Sensing, Vol, 52, pp.149-159, 1997.
    Grewal, M.S., L.R. Weill and A.P. Andrews, Global Position Systems, Inertial
    Navigation Systems. Artech House Publisher, 2001s.

    Paul R. Wolf & Bon A. Dewitt, Elements of Photogrammetry with
    Applications in GIS, 3rd edition, McGraw-Hill Education (Asia) , (2004).
    PhotoModeler, 2012 Eos Systems Inc, URL : http://www.photomodeler.com/applications/geology.htm

    下載圖示 校內:2014-08-27公開
    校外:2014-08-27公開
    QR CODE