GS18 I如何能够快速、简单的测量如此准确?

的徕卡GS18我是一种多功能和易于使用的GNSS探测车，它使用视觉定位技术在图像中远程测量点。该系统集成了一个GNSS传感器、一个IMU和一个摄像头。由于其最精确的传感器融合，它可以测量图像中不可访问的点在现场马上。我解释说视觉定位与徕卡GS18问答GS18 I如何捕获和处理图像。有了这个专家的见解，我们将会更进一步。我将介绍一些摄影测量学的基本原理，并进一步研究自动匹配过程，该过程允许测量图像中的测量等级点徕卡吸引．

如何通过选择图像中的一个点来测量点呢?

捕获一组图像后，Captivate立即处理GS18 I数据，并计算每个图像的位置和方向。因此，用户可以选择一张图片，点击其中一点，按Measure，然后点击“瞧!-三维点坐标已经在一个全局坐标系中计算出来。正如您所看到的，在图像中测量点的工作流是毫不费力和直接的。这是可能的感谢高度精确和可靠点匹配算法在Captivate上运行(通常被称为AR跟踪)。
这看起来相对简单。但你有没有问过自己这些点到底是如何匹配的?为了回答这个问题，我将首先解释一些摄影测量的基本原理。

摄影测量学是一门从图像中进行测量的科学。一个点的位置可以从在局部坐标系中定位和定向的图像中重建出来。一个目标点的位置可以通过将图像射线束相交来定义，如图1所示。

图1:图像射线的交叉束

更具体地说，图像射线从相机的透视中心开始，通过标记的图像点，然后无限延伸，就像图2所示。

图2:透视中心和图像射线

我们想要测量的目标点可以是图像射线上的任意一点。为了计算那个点的确切位置，至少需要两条空间上分离的相交于一点的图像射线。这两条射线必须由两幅不同的图像定义。通过增加用于重建的图像射线的数量，将提高位置精度。

为了定义图像射线的方向，用户通常必须手动标记每个图像中的点。下面的视频很好地演示了点匹配算法的每个步骤，演示了它如何自动匹配其他捕获图像中的标记点。

如动画所示，通过在选定图像中标记一个点，就可以计算出相应的图像射线。为了定义第二个图像射线的方向，必须在第二个图像中标记相同的点。点匹配算法通过基线连接两个视角中心自动完成这一工作。现在，使用基线和第一个图像射线，可以创建一个平面。这架飞机是所谓的核面，与第二幅图相交的红线称为纵向线．

对于点匹配算法来说，极线是至关重要的，因为在第一幅图像中选择的点位于第二幅图像中极线的某处。因此，算法只沿着这条线搜索最佳匹配。首先，Captivate定义了一个模板矩阵，一个19 x 19的灰度像素矩阵，环绕第一个图像的标记点。在动画中，模板矩阵的框架是绿色的。在第二幅图像中，算法检测到该点位于极线的哪一段，并沿着这一段进行矩阵扫描。这样可以减少处理时间。在扫描过程中，算法为每一点沿着选定部分的极线提取19 x 19像素矩阵。

在接下来的步骤中，算法搜索最佳的模板匹配。因此，将从第二幅图像中提取的每个矩阵与第一幅图像的模板矩阵进行比较。这是通过计算矩阵之间的相关性来完成的。将提取出的矩阵与模板相关性最高的矩阵作为最优匹配。Captivate然后使用这个矩阵的周围像素以亚像素精度找到点的确切位置。Captivate将这个匹配点与蓝色符号形象化，并且它出现在所有图像中匹配点的地方。

点匹配算法有多聪明?

在开发点匹配算法时，目标是创建一种与人类视觉一样擅长匹配的算法。然而，很明显，人工智能和人类智能的工作方式不可能完全相同。例如，在许多用例中，点匹配算法很容易匹配用户无法匹配的点。查看图3中的示例。

图3:在一个图像中标记的点(左)和在另一个图像中匹配的点(右)

在图3的左侧屏幕上，在图像中选择了管道上的一个点。在右侧屏幕上，相同的点会自动匹配另一幅图像组中的图像。一个GS18 I用户问了一个很好的问题:“如何自动匹配其他图像中的标记点?”在我看来，这条管线上的每一点都是一样的，而且在这条管线上，我无法看到一个唯一的点，我可以在两个图像中手动匹配。那么，如果我做不到，算法又怎么能做到呢?”

答案很简单。如前所述，当在一张图像中标记一个点时，匹配算法首先为每张图像创建一条极线。然后沿着极线搜索点的最优匹配点。如图4所示，极线与管道上的红线相交，在交点处找到最佳匹配。这就是为什么算法可以很容易地匹配人眼无法分辨的两幅图像中的点。

图4:极线

传感器融合，摄影测量和跨功能开发，解决测量师的问题

视觉定位技术是利用摄影测量原理进行远程点测量。此外，传感器融合使GS18 I能够将GNSS和IMU数据与捕获图像结合在一起。摄影测量与传感器融合的独特结合简化了传统的摄影测量工作流程。此外，点匹配算法加快了测量过程，甚至可以帮助用户测量图像中无法手动匹配的点。这样，用户可以很容易地测量图像中的点，具有测量级的精度。不仅可以在现场进行图像映射，同样的工作流程也可以在办公室中进行徕卡无穷．

在GNSS团队中，我们不断推动边界，开发新的解决方案，解决测量人员的问题。通过开发一种传感器，为测量具有挑战性的点提供一个简单的解决方案，我们希望扩大测量人员在使用GNSS漫游者进行测量时的可能性。通过GS18 I，我们毫无疑问地证明了即使是最大的挑战，通过协同工作也能克服。我们这样做是为了让我们的用户能够在使用GNSS探测车时，准确、可靠地执行测量级精度的远程测量。

了解更多关于徕卡GS18我,请访问:www.sendai-torema.com/GS18I