JJF陕0362023 单相机摄影测量系统校准规范.docx

陕西省地方计量技术规范JJF（陕）036-2023单相机摄影测量系统校准规范Ca1ibrationSpecificationforSing1eCameraofPhotogrammetrySystem20230516实施2023-11-16发布JJF（陕）036-2023单相机摄影测量系统校准规范Ca1ibrationSpecificationforSing1eCameraOfPhOtOgrammetrySystem归口单位：陕西省市场监督管理局主要起草单位：西安飞机工业（集团）有限责任公司参加起草单位：北京普达迪泰科技有限公司北京长城计量测试技术研究所本规范由陕西省市场监督管理局负责解释本规范主要起草人：查振兴（西安飞机工业（集团）有限责任公司）范生宏（北京普达迪泰科技有限公司）王继虎（北京长城计量测试技术研究所）参加起草人：王伟（西安飞机工业（集团）有限责任公司）刘育楠（西安飞机工业（集团）有限责任公司）引言(IT)1范围(1)2引用文件(1)3术语(1)3. 1标准球(1)3.2 球杆(1)3.3 基准尺(1)4概述(1)5计量特性(2)5. 1坐标位置重复性(2)6. 2空间长度示值误差(2)6校准条件(2)6.1 环境条件(2)6.2 校准项目和校准用标准器及其他设备(2)7. 3其他要求(3)7校准项目和校准方法(3)7.1 坐标位置重复性(3)7.2 空间长度示值误差(4)8校准结果表达(5)9复校时间间隔(5)附录A单相机摄影测量系统校准原始记录推荐格式(6)附录B推荐的校准证书内容及内页格式(8)附录C单相机摄影测量系统空间长度示值误差测量不确定度评定(9)引言JJF1071-2010国家计量校准规范编写规则、JJF1o59.1-2012测量不确定度评定与表示和JJF1001-2011通用计量术语及定义共同构成本规范制定的基础性系列规范。本规范参考了VD1vDE2634基于逐点探测成像的光学三维测量系统，并结合我国目前单相机摄影测量系统实际生产和使用情况，对其具体技术指标和校准方法进行了规定和解释。本规范为首次发布。单相机摄影测量系统校准规范1范围本规范适用于基于目标点成像的单相机摄影测量系统的校准。2引用文件本规范引用了下列文件：VDI/VDE2634基于逐点探测成像的光学三维测量系统凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范：凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本规范。3术语3.1 标准球Standardba11用反光标志点定义球心位置坐标的量规，见图3所示。3.2 球杆Ba11bar由一根刚性杆连接两个直径相同的标准球组成的量规，见图3所示。3.3 基准尺Sca1ebar一根布置有反光标志点的刚性杆，用于定义标准长度尺寸的量规，见图1所示。4概述单相机摄影测量系统是由数码相机、基准尺、反光标志（可分为编码标志和测量标志）和笔记本电脑组成，如图1所示。它是一套非接触式光学三维测量系统，其可从两个（或多个）位置拍摄同一物体，以获取在不同视角下的图像。利用多次自由拍摄的图像，以图像之间的对应匹配关系为输入条件，通过三角测量原理，求解相机成像参数、各次拍摄时的相机位姿参数以及匹配点的三维空间坐标，如图2所示。数码相机笔记本电脑编码标志测量标志基准尺图2测量原理5计量特性5.1 坐标位置重复性（。）5.2 空间长度示值误差（Z）6校准条件6.1 环境条件6.1.1 环境温度：（20±5）,相对湿度：30%-80%o6.1.2 校准前平衡温度时间不少于2小时。6.2 校准项目和校准用标准器及其他设备校准项目和校准用标准器及其他设备见表1。表1校准项目和校准用标准器及其他设备序号校准项目校准用标准器及其他设备1坐标位置重复性标准球球径(38.1±0.0127)mm2空间长度示值误差球杆长度250Omm注：也可采用符合测量不确定度不大于被校参数示值误差1/3原则的其它标准器具进行校准。球杆标准球6.3 其他要求在校准时为了达到最佳测量效果，在测量场布置和拍照测量时需满足以下条件。1.1.1 会条件a）每个测量点至少任意4个可视角度；b）交会角在60°90°。1.1.2 片要求a）每张照片至少包含4个编码标志，且不在同一直线上；b）每张照片至少包含12个测量标志。1.1.3 拍摄要求拍照测量过程中需要满足以下要求：a）转动相机90°至少1次；b）至少拍摄8张照片为1组；C）至少从三个不同方位拍摄；d）至少包含20个分布良好的测量标志。1.1.4 重叠条件a）相邻照片必须有60¾（-80%的重叠度；b）重叠区域，至少包含3个共同的编码标志，且不在同一直线上；C）至少需要一个己知的标准长度尺寸，可用基准尺或其它标准器具定义该标准长度尺寸。1.1.5 拍摄距离拍摄距离以1m3m为宜，且能涵盖被测物。7校准项目和校准方法校准前检查：被校准的单相机摄影测量系统标识应完整，表面应有清晰的制造厂名或商标、型号、出厂编号等。基准尺上的反射点和各专用反射标志无破损、遮挡。数码相机光学镜头无油污、划伤。开机时电池电量应充足，且自检正常，光学视场清晰,快门按动无卡滞，闪光灯闪烁正常。在确定无影响计量特性的因素后，再进行校准。7.1 坐标位置重复性校准步骤如下：a）建议在不小于3mX3mX3m的空间范围内布置测量场。b）在测量场中布置.具有明显标记的专用反光标志（包括编码标志和测量标志），测量标志用于求解坐标值，编码标志用于相片的衔接和匹配。布置方式参照6.3其他要求。c）如图4所示，在测量场中放置3个标准球，使其固定在刚性底座或支架上，保证其不在一条直线上并且稳固可靠。将基准尺（建议不少于2根）放置在标准球旁，保证镜头一次取景能包括标准球和基准尺。在测量场中围绕标准球距离大约2m左右范围内，按交会条件选择位置、角度对标准球进行1组拍照测量。用同样方法重复测量5组。图4坐标位置重复性校准示意图e）将拍照获得的数据导入系统软件，在同一坐标系下，分别可得3个标准球的各5组球心坐标测量值R（%,Y/,ZD（i=1,2,3J=1,2,3,5）。用任一基准尺的实际值为基准长度,计算标准球各组球心坐标值相对第1组球心坐标值偏差值Og=I23.4）,计算见公式（1）：DJ=JerJ+1一储）2+（r7.匕产+（Z"i-zj2（=,2,3,4）以均方根误差RMSE为坐标位置重复性G计算见公式（2）：=RE（Aj-万）2（J=1,2,3,4）7.2 空间长度示值误差校准步骤如下：a）在同一测量场中将球杆按图5所示姿态17依次摆放，保证其稳固可靠。将基准尺（建议不少于2根）放置在球杆旁，保证镜头一次取景能包括球杆和基准尺。b）在测量场中围绕球杆距离大约2m左右范围内，按交会条件选择位置、角度对球杆和基准尺进行拍照测量，每个姿态测量3组。图5球杆搓放姿态示意图1置12,3与测量体棱边平行；位置4,5,6：一力量体的面对角线上；位置7在测量体的体线上。c）将拍照获得的数据导入系统软件，得到球杆上标准球的球心坐标测量值（XEZ）°d）用任一基准尺的实际值为基准长度,计算可得到7个相应位置的球心距测量值Zy（z=1,2,3,.,7,y=1,2,3）o空间长度示值误差Z,计算见公式（3）：一空间长度示值误差，mm；1ij球心距测量值，mm：晨1球心距实际值，mm；取空间长度示值误差4中的最大值为校准结果。8校准结果表达经校准的单相机摄影测量系统出具校准证书，校准证书的内页格式参见附录B。9复校时间间隔建议复效时间间隔不超过2年，由于复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况、使用者、仪器本身质量等诸多因素所决定的，因此送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。附录A单相机摄影测量系统校准原始记录推荐格式记录编号：委托单位：器具名称：规格型号：制造厂商：出厂编号：校准依据：JJF(陕)XXXXXX单相机摄影测量系统校准规范校准用主要测量设备:名称测量范围准确度等级最大允许误差测量不确定度证书编号有效期至校准地点：环境温度：C相对湿度：序号校准项目校准结果1坐标位置重复性(mm)坐标值球序号XYZPiPiP32空间长度示值误差(mm)实际值(nun)测量值11(mm)测量值1:(mm)测量值13(mm)示值误差A1(mm)校准结果：测量不确定度¢7=k=2校准人员：核验人员：校准时间:附录B推荐的校准证书内容及内页格式B.1校准证书应至少包括以下信息：a）标题：“校准证书”；b）实验室的名称和地址；c）进行校准的地点（如果与实验室的地址不同）；d）证书的唯一性标识（如编号），每页及总页数的标识；e）送校单位的名称和地址；D被校对象的描述和明确标识；g）进行校准的日期，如果与校准结果的有效性和应用有关时，应说明被校对象的接收日期；h）如果与校准结果的有效性和应用有关时，应对被校样品的抽样程序进行说明；i）校准所依据的技术规范的标识，包括名称及代号；j）本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明；k）校准环境的描述；1）校准结果及测量不确定度的说明；m）对校准规范的偏离的说明；n）校准证书或校准报告签发人的签名、职务或等效标识；o）校准结果仅对校准对象有效的声明；P）未经校准实验室书面批准，不得部分复制校准证书的声明。B.2校准证书内页格式：表B.1校准证书内页推荐格式温度：相对湿度：其他:校准前检查：序号校准项目校准结果1坐标位置重复性（mm）2空间长度示值误差（mm）附录C单相机摄影测量系统空间长度示值误差测量不确定度评定C.1概述C1I测量依据：JJF(陕)XX-XXXX单相机摄影测量系统校准规范C12环境条件:温度22.(C,相对湿度40.5%。C.1.3测量标准：球杆，长度502.259mm,测量不确定度35m,k2oC.14被测对象：单相机摄影测量系统，系统标称精度0.08mm。C.1.5测量过程：采用直接测量法在3mX3mX3m的空间范围内布置测量场，在测量场中布置具有明显标记的专用反射标志(包括编码标志和测量标志)，布置方式参照本规范6.3测量基本要求。将球杆在测量场中按如图5所示姿态1摆放，保证其稳固可靠。将2根基准尺放置在球杆旁,保证镜头一次取景能包括球杆和基准尺。在测量场中围绕球杆距离大约2m左右范围内，按交会条件选择位置、角度对球杆和基准尺进行拍照测量，拍摄10张照片为1组完整