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基于单相机的标志点三维坐标测量是数字近景摄影测量中的一种测量方式,它主要是利用单个数码相机在多个位置和角度拍摄多张包含标志点的像片,利用数字图像处理和摄影测量算法重建出标志点的三维坐标。这种测量方法以其高度的灵活性和适应性逐渐成为了光学非接触测量的一个热点方向。本文以工程应用为目标,在基于摄影测量和计算机视觉理论的基础上,对近景摄影测量系统的相机成像模型、相机标定、标志点的设计、标志点的识别和圆心亚像素定位、像片定向方法、非编码点匹配方法以及核心的自标定光束平差算法进行了研究分析。在算法研究的基础上独自编写了数字近景测量软件CMM 2014,通过实验对该系统的测量精度进行了分析,并将该系统应用于瑜伽球的体积测量和土木钢结构变形实验中去。论文研究内容及成果主要包括以下几个方面：（1）介绍了相机的分类,对相机成像的基础知识中的透镜成像、弥散圆、景深、视场范围进行公式推导研究,研究分析了相机成像的数学模型,并介绍了张正友标定法以及本文所采用的基于光束平差的相机自标定方法。（2）设计制作了编码标志点和非编码标志点,并对15位同心圆环型编码标志点的容量和编码过程进行了分析研究。（3）针对设计的编码点,提出了自动识别算法,其步骤为：图像预处理、边缘提取、特征识别筛选以及编码点解码。介绍了传统的圆心亚像素定位方法：基于灰度质心的定位算法和基于亚像素边缘的椭圆拟合算法,并提出了改进的多阈值形心法、多阈值灰度重心法和多阈值灰度平方重心法。（4）编码点的自动识别实验证明了本文的识别算法具有较高稳定性和准确性。通过圆心亚像素定位的仿真实验和真实图像实验,发现本文提出的圆心定位算法具有较高的精度,其精度优于0.02pixel。（5）研究分析了像片概略定向,提出了适用于包含定向棒和不包含定向两种情况的像片连续定向策略。研究分析了基于极线的非编码点匹配,提出了多像片的非编码点匹配策略。研究分析了整体法化光束平差算法和基于逐点法化的光束平差算法,发现后者在计算速度方面有大大的提高。（6）对CMM2014数字近景摄影测量系统的组成进行了介绍。通过精度测试实验,证明该系统的相对测量精度优于02mm/m。成功地将该系统应用于瑜伽球体积测量和土木钢结构变形测量实验中去,达到了预期的效果。