用GS18我如何能快速和简单的测量如此准确?

的徕卡GS18我是一款多功能且易于使用的GNSS漫游者，它使用视觉定位技术来远程测量图像中的点。该系统集成了一个GNSS传感器、一个IMU和一个摄像头。由于其精确的传感器融合，可以在现场立即测量图像中不可访问的点。我解释说关于视觉定位与徕卡GS18 I的问答GS18 I如何捕获和处理图像。有了这个专家的洞察力，我们将更进一步。我将介绍一些摄影测量的基本原理，并进一步了解自动匹配过程，允许测量图像中的测量坡度点徕卡吸引．

怎么可能只在图像中选择一个点来测量点呢?

捕获图像组后，Captivate立即对GS18 I数据进行处理，计算出每个图像的位置和方向。因此，用户可以选择一幅图像，点击其中的一个点，按下测量和“瞧!-三维点坐标已经在全局坐标系中计算过了。如你所见，在图像中测量点的工作流程是轻松和直接的。这是可能的，多亏了高度精确和可靠点匹配算法在Captivate(通常被称为AR跟踪)上运行。
这似乎相对简单。但是你有没有问过自己这些点是如何匹配的呢?为了回答这个问题，我将首先解释一些摄影测量的基础知识。

摄影测量学是一门根据图像进行测量的科学。通过在局部坐标系中定位和定向的图像，可以重建一个点的位置。一个目标点的位置可以通过与图像射线束相交来确定，如图1所示。

图1:图像射线相交束

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

图2:透视中心和图像射线

我们要测量的物体点可以是像射线上的任意点。为了计算那个点的准确位置，至少需要两条空间分离的图像射线相交于一点。这两条射线必须由两个不同的像来定义。通过增加用于重建的图像射线的数量，可以提高位置精度。

为了定义图像射线的方向，用户通常需要在每个图像中手动标记点。当使用GS18 i捕获的图像时，这是不需要的。下面的视频很好地动画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的图像中的标记点。

如图所示，通过在选定的图像中标记一个点，将计算出相应的图像射线。为了定义第二幅图像射线的方向，必须在第二幅图像中标记相同的点。点匹配算法通过连接两个透视中心和基线自动做到这一点。现在，使用基线和第一图像射线，就可以创建一个平面。这架飞机就是所谓的核面，并与第二幅图像相交于红线纵向线．

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在第二幅图像中位于极线的某个位置。因此，算法只沿着这条线搜索最优匹配。首先，Captivate定义了一个模板矩阵，一个19 x 19的灰度像素矩阵，围绕着第一张图像的标记点。在动画中，模板矩阵的框架是绿色的。在第二幅图像中，算法检测点位于极线的哪一段，并仅沿着这一段进行矩阵扫描。这样做可以减少处理时间。在扫描过程中，该算法沿着极线的选定部分为每个点提取19 x 19像素的矩阵。

在下一步，算法搜索最佳模板匹配。因此，从第二幅图像中提取的每个矩阵都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。提取的与模板相关性最高的矩阵作为最佳匹配。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用蓝色符号将这个匹配点可视化，它会出现在所有匹配点的图像中。

点匹配算法有多聪明?

在开发点匹配算法时，目标是创建一个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。请看图3中的示例。

图3:在一幅图像(左)标记的点，在另一幅图像(右)匹配的点

在图3的左边屏幕上，在图像中选择了管道上的一个点。在右侧屏幕上，在图像组的另一幅图像中自动匹配相同的点。一位GS18 I用户问了一个很好的问题:“怎么可能自动匹配其他图像中标记的点?”在我看来，这条管道上的每一个点都是一样的，我无法在这条管道上看到一个独特的点，我可以在两张图像中手动匹配。那么，如果我做不到，算法怎么能做到呢?”

答案很简单。如前所述，当在图像中标记一个点时，匹配算法首先为每个图像创建一条极线。然后沿着极线搜索点的最优匹配。如图4所示，极线与管道红线相交，在交点处找到最优匹配。这就是算法很容易匹配人眼无法分辨的两幅图像中的点的原因。

图4:极线

传感器融合、摄影测量和跨功能开发，解决测量人员的问题

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数据与捕获的图像结合在一起。摄影测量和传感器融合的独特结合简化了传统摄影测量工作流程。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手工无法匹配的点。通过这种方式，用户可以轻松地测量图像中的点，具有测量级别的精度。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继续进行徕卡无穷．

在GNSS团队中，我们不断推动边界，开发新的解决方案，以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了简单的解决方案，我们希望扩展测量人员在使用GNSS探测车进行测量时的可能性。通过GS18 I，我们无疑证明了，即使是最大的挑战，也可以通过协同的团队合作来掌握。我们这样做是为了让用户在使用GNSS探测车时能够准确可靠地进行远程测量。

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