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大型工程结构静动态变形摄像测量方法与应用（特邀）

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激光与光电子学进展 2024年第1期 129-142页

作者：于起峰张强陈文均尹义贺陈铭杰雷雨刘立豪刘肖琳张跃强胡彪丁晓华深圳市智能光测与感知重点实验室深圳大学物理与光电工程学院国防科技大学空天科学学院图像测量与视觉导航湖南省重点实验室深圳市鹰眼在线电子科技有限公司

变形测量是大型工程建设与运维的基础性、常规性任务，是实验力学、结构健康监测学科最重要的内容之一，现有测量方法难以精准高效经济地实现大型工程结构大尺度高精度测量需求，迫切需要建立新的测量方法和技术。近年来，以摄像机/照... 详细信息

变形测量是大型工程建设与运维的基础性、常规性任务，是实验力学、结构健康监测学科最重要的内容之一，现有测量方法难以精准高效经济地实现大型工程结构大尺度高精度测量需求，迫切需要建立新的测量方法和技术。近年来，以摄像机/照相机为传感器的摄像测量理论手段具有非接触性、精度高、成本低等优势，被逐步应用于各种工程结构测量中。本文结合本团队的相机网络测量方法与系统，综述了单相机、多相机摄像测量系统，介绍了多相机系统的图像采集、相机标定、特征提取与跟踪、变形计算等关键算法，论述了摄像测量技术在长期监测和快速检测领域的相关应用，以及系统稳定性的主要影响因素，最后对大型工程结构静动态变形摄像测量方法与技术的成果和问题进行了总结，并展望了其未来发展趋势。

关键词：大型结构变形静动态摄像测量多相机系统

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摄像测量在建筑拆除力学研究中的应用

中山大学学报（自然科学版） 2008年第S2期47卷 34-38页

作者：魏挺峰魏晓林郑炳旭广东宏大爆破股份有限公司广东广州510623

建筑物的爆破拆除坍塌是个复杂的力学过程,通过近景摄像测量能精确地认识各时刻建筑物倒塌的姿态变化,为创立建筑拆除动力学奠定了实践的基础。列举了3个100~150 m的高烟囱和8层、23层的框架类两座楼房爆破拆除的摄像测量,采用了三维、... 详细信息

建筑物的爆破拆除坍塌是个复杂的力学过程,通过近景摄像测量能精确地认识各时刻建筑物倒塌的姿态变化,为创立建筑拆除动力学奠定了实践的基础。列举了3个100~150 m的高烟囱和8层、23层的框架类两座楼房爆破拆除的摄像测量,采用了三维、二维和一维的直接线性变换法,克服了摄像中的畸变误差;编制了鼠标点击的半自动图像数字化处理计算程序,简化了数字化过程。由此创立了多体离散动力学分析(MBDA),丰富了变拓扑多体系统动力学,在建筑物拆除工程应用中检验了建筑拆除力学是正确的,可以应用的。

关键词：建筑物爆破拆除摄像测量

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室外竞技状态下运动员姿态摄像测量及应用

北京理工大学学报 2021年第9期41卷 943-951页

作者：马少鹏郝肖冉王寿旭马沁巍叶雪辀杨夏陈雪蒋量霍波北京理工大学宇航学院北京100081 中山大学航空航天学院广东广州510006

为解决竞技状态下运动员三维姿态现场测量的需求,利用非接触式摄像测量方法和为冬季体育运动项目量身打造的专用观测设备,采集了8名跳台滑雪运动员在训练过程中的原始数据.通过深度学习的改进方法识别与定位运动员关节点的三维信息,进... 详细信息

为解决竞技状态下运动员三维姿态现场测量的需求,利用非接触式摄像测量方法和为冬季体育运动项目量身打造的专用观测设备,采集了8名跳台滑雪运动员在训练过程中的原始数据.通过深度学习的改进方法识别与定位运动员关节点的三维信息,进而开展了运动员姿态测量与动作分析研究,获得了起跳阶段运动员的起跳速度对飞行距离的影响及主要关节夹角的变化规律.研究发现起跳速度是影响飞行距离的重要因素,同时获得了起跳到飞行初始阶段肢体角度的变化规律.该方法和设备可为各类体育项目的运动员姿态及器械运动参数测量提供新的手段,其所获得的观测结果可为教练员指导运动员技术动作提供精细化的数据支持.

关键词：运动员姿态摄像测量室外测量跳台滑雪

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基于摄像测量法的在轨柔性结构模态参数辨识

哈尔滨工业大学学报 2014年第11期46卷 17-23页

作者：许畅王聪高晶波张春芳哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001

针对在轨传感器布置困难的问题,提出一种利用数字摄像测量技术对在轨大型柔性结构进行模态参数辨识的方法.阐述了三维动态重构技术、相机标定算法和像素点特征提取算法原理.利用一类柔性星载天线模型进行了地面试验,采用高速数字摄像机... 详细信息

针对在轨传感器布置困难的问题,提出一种利用数字摄像测量技术对在轨大型柔性结构进行模态参数辨识的方法.阐述了三维动态重构技术、相机标定算法和像素点特征提取算法原理.利用一类柔性星载天线模型进行了地面试验,采用高速数字摄像机记录模型的自由振动响应过程,并从采集的图像序列中提取给定测点的位移振动数据,通过特征系统实现法(ERA)辨识星载天线模型的前5阶固有频率、阻尼比等模态参数.结果表明,数字摄像测量方法可以在满足在轨测试设备简单要求的同时,有效地辨识柔性天线的在轨模态参数.

关键词：模态辨识摄像测量三维重构柔性结构

高层建筑动态位移摄像测量环境影响及自适应滤波降噪研究

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振动与冲击 2016年第9期35卷 190-196,218页

作者：秦良忠周华飞卢成原胡雪兵谢子令浙江工业大学建筑工程学院杭州310014 温州大学建筑工程学院温州325035

位移是反映结构性能和安全的重要指标。大型结构动态位移监测仍存在较多困难。摄像测量具有非接触、低成本等突出优点,有望成为一种实用方法,但其全天候工作性能评估及优化有待研究。开展了高层建筑动态位移全天候摄像测量长期室外试验... 详细信息

位移是反映结构性能和安全的重要指标。大型结构动态位移监测仍存在较多困难。摄像测量具有非接触、低成本等突出优点,有望成为一种实用方法,但其全天候工作性能评估及优化有待研究。开展了高层建筑动态位移全天候摄像测量长期室外试验,并以降雨天气下的位移实测数据为研究对象,分析了降雨对摄像测量精度的影响。降雨对摄像测量产生了显著影响,导致位移测量精度明显降低。为拓宽摄像测量的适用环境,提出了采用自适应滤波方法进行降噪处理。结果表明,自适应滤波方法能有效地去除测量噪声,提高摄像测量在暴雨环境下的测量精度,为实现高层建筑动态位移全天候摄像测量提供了必要条件。

关键词：高层建筑动态位移摄像测量环境影响自适应滤波

摄像机网络摄像测量中多目传递站位姿关系的最优标定

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国防科技大学学报 2011年第5期33卷 45-49页

作者：晁志超姜广文伏思华于起峰国防科技大学光电科学与工程学院湖南长沙410073 国防科技大学航天与材料工程学院湖南长沙410073

在摄像机网络摄像测量中,经常会用到多目传递站进行相邻节点间位姿关系的传递。针对多目传递站中固连的多个摄像机之间位姿关系的标定难题,提出了一种基于冗余标定的优化标定方法。首先,对多目传递站中的独立位姿关系数目、最大可测量... 详细信息

在摄像机网络摄像测量中,经常会用到多目传递站进行相邻节点间位姿关系的传递。针对多目传递站中固连的多个摄像机之间位姿关系的标定难题,提出了一种基于冗余标定的优化标定方法。首先,对多目传递站中的独立位姿关系数目、最大可测量位姿数目、最小约束数目等进行了分析和推导;然后,对典型的四目传递站间各摄像机相对位姿关系的优化标定算法进行了阐述,对一般的多目传递站位姿参数的标定问题给出了通用的优化方法;最后,对四目传递站的优化算法进行了数值仿真,仿真结果证明了优化算法的可行性与有效性。

关键词：摄像机网络摄像测量位姿标定测量平差

采用仿射变换的桨叶变形摄像测量Newton-Raphson算法

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振动．测试与诊断 2013年第3期33卷 432-436,526页

作者：高亚东刘荣明王华明南京航空航天大学直升机旋翼动力学国防科技重点实验室南京 210016

提出一种基于仿射变换的(Newton-Raphson,简称N-R)数字图像相关算法。首先,采用人机交互的方法在变形前后的图像中选取匹配特征点,计算仿射变换参数;然后,根据仿射变换位移模式计算目标子区中心点的位移,将其用作N-R算法的初值。为降低... 详细信息

提出一种基于仿射变换的(Newton-Raphson,简称N-R)数字图像相关算法。首先,采用人机交互的方法在变形前后的图像中选取匹配特征点,计算仿射变换参数;然后,根据仿射变换位移模式计算目标子区中心点的位移,将其用作N-R算法的初值。为降低计算量,采用全场插值,插值运算次数降为常规插值的1%左右。仿真测试表明,基于仿射变换的N-R算法在精度保持不变的情况下显著减少计算时间,克服了常规N-R算法计算量大、效率低、只适用于无刚体转动目标等缺陷,为开发直升机桨叶变形摄像测量系统提供了算法基础。

关键词：直升机摄像测量特征点匹配仿射变换 Newton—Raphson算法

摄像测量在平台微小晃动量测量中的应用方法研究

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实验力学 2013年第4期28卷 431-438页

作者：刘进博张小虎国防科技大学航天科学与工程学院湖南长沙410073 国防科学技术大学图像测量与视觉导航湖南省重点实验室湖南长沙410073

平台在三维空间中的微小晃动反映到二维像平面上就是像点的变化。本文提出基于摄像测量学的小角度测量方法。通过固连在平台上的CCD像机对惯性空间中静态基准的实时观测,解算得到由于平台微小晃动引起的像机姿态变化量;利用固连关系得... 详细信息

平台在三维空间中的微小晃动反映到二维像平面上就是像点的变化。本文提出基于摄像测量学的小角度测量方法。通过固连在平台上的CCD像机对惯性空间中静态基准的实时观测,解算得到由于平台微小晃动引起的像机姿态变化量;利用固连关系得到平台的小角度变化量,并通过静态和动态实验证明了该方法准确可行,在36′晃动幅度下,测量精度优于5″。该方法在保证精度前提下,可以降低系统硬件成本,可用于修正车载式光学测量设备的平台晃动误差,具有一定的理论研究意义和工程应用价值。

关键词：摄像测量微小晃动 CCD像机静态基准修正

摄像测量技术在国防试验与航天器对接中的应用研究

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实验力学 2005年第B12期20卷 91-94页

作者：尚洋李立春雷志辉于起峰国防科技大学长沙410073

摄像测量技术正在迅速发展和得到广泛应用，在国防试验和航天飞行任务中发挥着不可替代的作用。本文介绍了作者近年来在该领域所做的应用研究，包括：在火箭、导弹发射试验，冲击、碰撞等过程中的动态目标运动测量；针对航天航空和力学... 详细信息

摄像测量技术正在迅速发展和得到广泛应用，在国防试验和航天飞行任务中发挥着不可替代的作用。本文介绍了作者近年来在该领域所做的应用研究，包括：在火箭、导弹发射试验，冲击、碰撞等过程中的动态目标运动测量；针对航天航空和力学工程领域的视频图像实时分析；飞行器三维运动测量以及对接航天器位置和姿态的实时测量。在这些应用中都实现了高精度测量。较近期研发并应用于航天器对接光学测量项目中的算法，对相机参数进行平差修正，能有效地抑制像机参数扰动，具有很强的鲁棒性。

关键词：摄像测量国防试验航天器对接