换矩阵R，由扫描位置点对应的角度（^，％，〇)代入公式⑴求得;Ss为一组采样点&的 坐标向量，C为常数矩阵，C=[0,0，Z Cj]T;
[0034] (6)按步骤(2)_(5)所述方法完成各扫描位置点(^(」=1，2,3，-_)的图像数据采样 及解算，最终得到测量区域i在该测站基准坐标系下的三维点阵；
[0035]二、相邻测量区域的数据拼接：
[0036] (7)在两个相邻测量区域重叠的公共区域上布置9个拼接控制点；
[0037] (8)利用测量系统按照"一、单一测量区域的数据采样及解算"中所述的方法对测 量区域i进行测量，得到该测量区域i在该测站基准坐标系下的三维点阵S u(u= 1，2，3， 4,…）；保持测量系统在该测站位置不变，调整测量系统使其发射的点激光依次对准9个拼 接控制点，并利用两台相机获取拼接控制点的图像数据，然后按照"一、单一测量区域的数 据采样及解算"中所述的方法计算出9个拼接控制点在该测站基准坐标系下的对应点Ju (Xjii,Yjii,Zjii)(i = l,2,3,4,---,9);
[0038] (9)将测量系统移到相邻测量区域i+1的正前方，首先按照"一、单一测量区域的数 据采样及解算"中所述的方法获取该测量区域i + 1在该测站基准坐标系下的三维点阵Sd(d =1，2,3,4,…），保持测量系统在该测站位置不变，调整测量系统使其发射的点激光依次对 准9个拼接控制点，并利用两台相机获取拼接控制点的图像数据，然后按照"一、单一测量区 域的数据采样及解算"中所述的方法计算出9个拼接控制点在该测站基准坐标系下的对应 Aj2i(Xj2i，Yj2i，Zj2i)(i = l，2,3,4，--.，9);
[0039] (10)分别计算拼接控制点1^(1 = 1，2,3,4,…，9)和J2i(i = l，2,3,4,…，9)的重心 坐标Gi(Xgi，Ygi，Zgi)和G2(Xg2，YG2，ZG2);分别以重心点Gl和G2为原点，建立两重心坐标系，两 重心坐标系的坐标轴方向与各自的基准坐标系一致，则两重心坐标系之间的转换矩阵V可 由式(IV)求得：
[0044] (11)利用公式（V)将测量区域i的三维点阵Su(u=l，2,3,4，~）转换到测量区域i +1的基准坐标系下，得到f U(u=l，2,3,4,…），
[0045] S/u=(Su-Gi)R/ +G2 (V)
[0046] 式中，S\为三维点阵Su转换到测量区域i +1的基准坐标系下的坐标矩阵，S\ = [V u，疒u，Z' u]T; Su为三维点阵Su在测量区域i的基准坐标系下的坐标矩阵，Su = [Xu，Yu，Zu]T; Gi 和 G2 分别为重心点 Gi 和 G2的坐标矢量，Gi= [Xgi，Ygi，Zgi]t，G2= [Xg2，Yg2，Zg2]t;
[0047] (12)按照步骤(7)_(11)所述的方法，依次将各测量区域基准坐标系下的坐标转换 到下一测量区域基准坐标系下，即完成各测量区域点阵数据的拼接。
[0048]优选的，步骤(3)中，80S Ay < 120。
[0049] 本实用新型的有益效果在于：
[0050] (1)本实用新型通过研制用于大型复杂曲面的新型测量系统以及利用该测量系统 所实现的测量方法，相比于目前采用的激光扫描技术对被测物整体扫描，本实用新型的测 量方法采用激光和摄影测量相结合的方法，对于具有大型复杂曲面的测量不再需要对被测 物持续循环扫描，而是通过点激光定位、线激光采样、相机获取图像数据的方式进行，这样 通过摄影方式获取图像，再利用摄影测量原理计算像点的实际坐标，在保证精度的情况下， 简化了测量过程，减少了测量次数，大大提高了测量效率。
[0051] (2)目前利用扫描或者摄影测量获得的被测物点阵数据是不规则的散乱点，而散 乱点阵的曲面重建仍是一大难题，须经过测量数据的压缩、分割、修补和规则化等繁杂的处 理，且难以保证重建曲面的精度与效率。本实用新型的测量方法利用测量系统对被测物外 表面按照设定的步距角与采样间距进行逐行扫描采样，获得的采样点是具有确定行列关系 的点阵数据，便于后期的数据处理、管理与存储。此外，本实用新型的测量方法可通过调整 步距角与采样间距，有效调整采样密度，保证了测量的灵活性与适应性。
[0052] (3)本实用新型的测量系统配有两台相机获取激光的图像数据，避免因单台相机 的系统误差而导致精度降低。相比于目前单相机摄影测量，两台相机的配合工作提高了测 量精度，最终获得的数据更可靠。
【附图说明】
[0053]图1为本实用新型实现获取大型复杂曲面三维点阵的流程图；
[0054] 图2为本实用新型测量系统的结构示意图；
[0055] 图3为本实用新型测量系统对被测物进行单站测量时的原理图；
[0056]图4a为解算其中一台相机线激光图像数据方法示意图；
[0057]图4b为解算另一台相机线激光图像数据方法示意图；
[0058]图5为相邻两测站解算数据进行拼接的方法示意图。
[0059]其中：1、底座;2、水平分度盘;3、水平支架;4、俯仰支架;5、相机;6、激光测距仪;7、 线激光发射器;8、相机;9、俯仰分度盘；10、数据线接口； 11、数据线；12、计算机；13、测量系 统；14、被测物；15、位置起始点；16、垂足位置点；17、位置终止点；18、点激光；19、测站;20、 区域1;21、公共区域;22、拼接控制点;23、区域n ;24、测站。
【具体实施方式】
[0060]下面通过实施例并结合附图对本实用新型做进一步说明，但不限于此。
[0061 ] 实施例1:
[0062] 如图1和图2所示，一种大型复杂曲面测量系统，该系统是基于双向空间前方交汇 原理实现获取大型复杂曲面三维点阵的装置。该测量系统包括底座1、水平分度盘2、水平支 架3、俯仰支架4、相机5和相机8、激光测距仪6、线激光发射器7、俯仰分度盘9、数据线接口 10、数据线11和计算机12;水平分度盘2与水平支架3固定在一起，二者安装在底座1的上方； 相机5和相机8、以及激光测距仪6和线激光发射器7安装在俯仰支架4上;俯仰支架4安装在 水平支架3上;俯仰分度盘9固定安装在俯仰支架4上，在水平支架3的右侧;负责程序控制与 数据采集的计算机12通过数据线11与位于水平支架3上的数据线接口 10连接。
[0063] 底座1、水平分度盘2和水平支架3在竖直方向共轴线安装，水平分度盘2与水平支 架3用螺栓固定连接，水平分度盘2可绕自身轴线与底座1之间实现相对转动，从而实现系统 转动位置水平分度。
[0064] 水平支架3左右两侧各有一个立板，立板上有水平方向的通孔，用来安装俯仰支架 4,俯仰支架4左右两端各有一段短转轴，连接到水平支架3立板的通孔上，来支撑俯仰支架 4;激光测距仪6和线激光发射器7布置在俯仰支架4的中心线上，相机5和相机8对称安装在 激光测距仪6的两侧。
[0065] 俯仰分度盘9与俯仰支架4右端的短转轴固定连接，通过旋转俯仰分度盘9来控制 俯仰支架4的俯仰角。
[0066] 水平支架3内部装有两个步进电机，用来驱动水平分度盘2和俯仰分度盘9，实现系 统的水平转动和俯仰。
[0067] 计算机12上装有系统的驱动控制程序，用来驱动步进电机转动、相机5、相机8、激 光测距仪6和线激光发射器7的协调动作，以及采集相机得到的图像数据和系统的位姿坐 标。计算机12上还装有后处理程序，用来处理图像数据，和实现解算三维点阵的方法。
[0068] 本实施例中测量系统的底座1通过连接件与目前测绘领域通用的测量三脚架连 接，以固定和支撑测量系统。
[0069] 该测量系统自带有一个系统空间坐标系，相机5和相机8以及激光测距仪6在该坐 标系下的坐标已知，通过初始化相机得到坐标数据。
[0070] 实施例2:
[0071]基于实施例1所述的测量系统，本实施例详细阐述利用实施例1所述的测量系统进 行大型复杂曲面的测量方法，方法如下：
[0072] -、单一测量区域的数据采样及解算(对目标物体的外表面进行单站测量与解算 的过程）：
[0073]如附图3所示，将被测物体外表面14分为n个区域，测量系统13正对着某测量区域i 放置，激光测距仪发射的点激光18近似垂直于被测物体外表面14,垂足为位置点16;位置点 15和位置点17分别为测量起始点和终止点。单站测量是以设定的步距角，利用激光循环扫 描、相机捕捉获取图像数据进行的。激光扫描过程中，是以点激光作为采样基准点，辅以线 激光进行扫描测量，在图像处理过程中，在线激光上按照指定采样间距取点，结合两台相机 的数据，利用双向空间前方交会原理解算得到规则的三维点阵。具体步骤如下：
[0074] (1)将被测物外表面14分为n个区域，每一区域为一独立测站。为了后续便于不同 区域采样数据的配准与拼接，相邻区域间存在重叠的公共区域。对于任一被测区域i，调整 测量系统13,使其正对区域i放置；
[0075] (2)通过驱动控制程序，打开激光测距仪6发射点激光18到被测区域i的位置点16， 调节水平支架3水平转动和俯仰支架4俯仰转动，使点激光近似垂直于被测物外表面14,将 此时的垂足位置点16作为该站测量的基准点，以测量系统13在该位置时的系统系统空间坐 标系作为测量区域i的基准坐标系，这时设置驱动程序复位，水平支架3和俯仰支架4分