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1 ShapeMetriX3D综述

ShapeMetriX3D是一个能够获得有三维图像外貌的系统。使用一个通过3G软件和丈量来举行标定高标准的数码相机，举行数据的收罗。使用这个标定的照相机，从两个差别的角度来对指定的区域举行成像。只不过在成像之前，必需将规模杆预先安排好。（如图1）完全的数据收罗历程（设置规模杆，拍两张照片）所需时间是1分钟。

一样平常应用于隧道掘进，采矿，差别种类的文件编录。ShapeMetriX3D的一个主要特征是有一个三维评价软件。

图1  隧道掘进的事例图像。在左边可以望见规模杆

在站点的数据收罗完成后，这个图像被转到标准的小我私家电脑上，并且通过SMX模子重修软件将他合成一个三维的图像。使用的原则是在确定规模内的立体摄影丈量，例如不需要参照物来确定在他们之间图像的相关方位。

这个使用原则基础上讲是可以升级的，这就意味着种种尺寸的外貌可以通过将照片重修成三维图像来成像和处置惩罚？墒且桓鲂胍奶跫就是那些外貌必需显示出确定（不规则）的结构（质地）。

效果是，三维的图像体现了所纪录外貌的形状。使用所提供的三维软件可以举行三维图像丈量和评价。

和通例文件编录的主要区别：

       1. 岩体情形被客观地再现出来

       2. 没有入门的难题和肩负评价时间的压力

       3. 米制/公制的怀抱单位是可行的（长度，距离，面积）

       4. 定位的丈量是可行的（外貌的空间方位）

       5. 次生性子，诸如距离可以直接确定

图2  隧道口的三维图像

和通例丈量的区别：

       1. 三维图像并不是一个笼统的三维外貌丈量，而是经由成百上千指定/安排好的丈量之后的真实图像。

       2. 不需要特别的手艺举行数据收罗（使用数码相机）

图3  三维图像天生的原理 。大宗的成像线（虚线）被用来重修一组三位外貌点。

它们被毗连起来形成一个三维外貌模子（中心图）。通过笼罩最初的三维图像来爆发一个三维图像。

这种三维成像一样平常是非地球参照的，例如，虽然在使用了图像中可视的修建元素（如弧/拱形），可以获得一个近似的方位，可是这个效果和工具物体的坐标系统并没有关系。

地球参照是必需的，然后使用JointMetriX3D系统，工具坐标系统中的至少已知坐标的三个点是很显着的。

2 举例

图4  采场岩墙的三维图像（a）。图像的背后，这个效果包括了一组大宗的三维点的丈量

数据（b）。定性的评价和几何丈量很容易地举行（c,d）。

图5 站点上的数据收罗，简朴通过设定一个规模并用标定的数码相机举行摄像

3 现实应用

       树立规模杆

       规模杆被笔直的直立在离要举行成像的墙面尽可能近的地方。确保不要滋扰视察这个丈量区域。这个规模杆有一个气泡水准仪用来确保笔直状态并且用小三角架来举行牢靠。

       确保自由视角

       包管没有其他的物体某人故障成像区域的自由视角。

       在左边位置拍摄第一张照片

       这个圈定的丈量区域应填满这整个图像，从而获得较为理想的区分率。在探测器的资助下，对成像区域举行校正。

       按下快门然后释放，其余事情摄影机自动举行。如亮度、图像质量好比亮度和比照度，可以通过相机背部的监测器举行即时检查。

       在右边位置拍摄第二张照片

       这第二个点约莫在离靠近墙的第一个点的1/8的距离。在那拍摄第二张照片（图6所示）。在一二两图像之间，相机设置不要改变。

       移除规模杆

       取回规模杆，站点上的数据收罗就完成了。

图6  隧道应用情形下的几何图像获取

       使用有monopod的照相机

       在地下应用时，推荐使用monopod以镌汰弄污照片的危害。

4 大宗三维图像融合术

       有时间，用简单的一对立体感的图像获得整个丈量区域具有足够区分率的图像是不太可能的，在这种情形下，可以融合其他局部视察图像来获得一个周全的三维模子。举一个应用的例子，当有长石垛带或者对隧道面碎片的融合。

       融合一些视察图像，不需要特别的标记，主要要求就是图像必需有重叠区。

4.1 长石垛带

图7  融合两个简单的三维图像获得一个周全的三维图像

4.2 隧道口碎片

       为了融合隧道口碎片，每一个简单的视察都应当显示整个隧道口。笼罩隧道边墙的一部分（几米）也很是主要，隧道边墙是用来探测简单视察之间的联系的。用这种要领，许多的碎片能够融合成一个简单的隧道口的三维图像，并允许对这个区域内本不可能的整个结构举行评价和丈量。

图8  隧道口三维图像

这个三维图像涉及上面每一个在通俗坐标系中用来丈量的图。因而天生了下面这个融合隧道口碎片的三维图像。

4.3 团结一连的三维图像

       在开挖时代的隧道口三维图像可以相互的参考，不需要对参考点举行的外表上的丈量，仅仅需要通过三维图像上一些可视的元素就可以实现。为了举行高精度丈量，使用标记将每一个隧道口的三维图像引入到隧道坐标系统。

图9  沿着隧道轴妄想的隧道口的一连三维图像

4.4  量简直定

       两个响应的三维图像的差别直接确定了源自差别缘故原由例如开挖，开采或者移动所爆发的量的差别。

5 效果

       一样平常的，几何参数可以通过三维图像来确定。使用包括三维软件JMX软件包对三维图像举行交互式的图像探测和适当的评估变为可能。

       几何学和岩土方面丈量

       长度（距离，距离）（米）

       面积（米）

       不一连外貌和整个岩墙区域（外貌的空间方位）

       不一连痕迹和地质顶板的空间方位

       起源参数

       节理距离（米）

       不一连组的空间转变

       体积（立方米）

       数据输出

       几何图形直接输入CAD

       丈量效果直接输入MS Excell

       三维图像（JPG）

6 规格

7 主要优点一览

       可移动的不接触岩垛带丈量不需要丈量技巧和使用仪器装备

       简朴应用（摄像）

       效率本钱

       岩体情形的再现

       缩减开挖和剥采事情本钱

       该系统不但是一个丈量装置并且提供了举行评价的软件