基于相機(jī)的圖紙數(shù)字化應(yīng)用

康濤

摘要：由于本礦山建礦多年，積累了很多設(shè)計(jì)圖紙，其中大部分紙質(zhì)圖紙現(xiàn)在仍具有重要的使用價(jià)值。為了保管、使用和修改這此資料，遇到了很多問題，數(shù)字化處理是必由之路。

本論文通過相機(jī)對(duì)已有的紙質(zhì)圖紙進(jìn)行不同圖幅大小拍照，并對(duì)不同圖幅的相片進(jìn)行數(shù)字化處理，并且對(duì)數(shù)字化處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，得出最優(yōu)方法，找到了取代紙質(zhì)圖紙掃描后進(jìn)行數(shù)字化的可行方法，是礦山對(duì)紙質(zhì)圖紙數(shù)字化簡單可行的方法。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化；圖紙數(shù)字化；相機(jī)

1概述

1.1紙質(zhì)工程圖紙數(shù)字化應(yīng)用的研究背景

盡管CAD技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，但是目前仍有大量圖紙是以傳統(tǒng)的方式，由手工繪制而成。據(jù)統(tǒng)計(jì)，工程圖紙的生命周期為10-40年，也就是說大量的手繪紙質(zhì)圖紙?jiān)谙喈?dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)，還具有重要的使用價(jià)值。大量的廠礦由于多年的生產(chǎn)，積累了成千上萬的設(shè)計(jì)圖紙。為了保管、使用和修改這些資料，遇到了很多問題，數(shù)字化處理是必由之路。如何將一張紙質(zhì)圖紙數(shù)字化，而且要使數(shù)字化以后的圖紙具有較高的清晰度，保證使用的精度，是我們極需要解決的問題。

本論文希望通過進(jìn)一步的研究比較，找出更適合于紙質(zhì)圖紙數(shù)字化處理的技術(shù)，達(dá)到更好數(shù)字化處理效果。

1.2目前本單位的現(xiàn)狀及存在的問題

工程圖紙的工程技術(shù)人員用以描述技術(shù)設(shè)計(jì)對(duì)象，表達(dá)設(shè)計(jì)思想的工具。湖南柿竹園有色金屬有限責(zé)任公司自建礦以來，積累了大量的紙質(zhì)圖紙，隨著時(shí)間的推移，大量圖紙質(zhì)地變脆、發(fā)黃、墨跡褪色以及蟲蛀等不可避免，這些圖紙的破損將給我們的工作帶來巨大的損失。由于紙質(zhì)圖紙的尺寸一般較大，使得通過掃描儀掃描后再數(shù)字化難以完成。

2基于手機(jī)相機(jī)的圖紙數(shù)字化及精度分析

2.1處理步驟

2.1.1圖紙?zhí)幚砑皽?zhǔn)備工作

在柿竹園多金屬采礦大量的紙質(zhì)圖紙通過對(duì)原始圖紙資料和測量成果的比較，考慮到原始資料的準(zhǔn)確性對(duì)精度分析結(jié)果的影響，決定選用490中段1：1000圖紙作為研究對(duì)象，并對(duì)其中K1-8、K3-5采場附近主要導(dǎo)線點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行查找。

表1

序號(hào) 點(diǎn)號(hào) X Y

1 D19-3 2848581.504 416424.199

2 D19-2補(bǔ) 2848557.734 416421.312

3 D19-1補(bǔ) 2848546.186 416427.600

4 C122補(bǔ) 2848535.985 416495.686

5 P2C9 2848571.109 416498.546

6 D12-4 2848696.808 416597.842

7 D12-5 2848662.920 416592.928

8 D12-6 2848630.481 416588.193

9 446020 2848650.470 416673.550

10 44501 2848685.413 416678.540

11 44504 2848703.933 416682.873

表2

起點(diǎn) 終點(diǎn) 邊長 方位角

D19-3 P2C9 75.070 97d57'34"

D19-1補(bǔ) C122補(bǔ) 68.846 98d31'16"

D12-4 44501 81.499 98d2'14"

D12-5 44602 81.578 98d46'43"

2.1.2對(duì)圖紙進(jìn)行拍照及數(shù)據(jù)傳輸

本次研究采用MI2手機(jī)，相素：800萬。通過相機(jī)對(duì)已進(jìn)行平整處理的紙質(zhì)圖紙進(jìn)行拍照處理：分別對(duì)全圖幅、1/4圖幅、1/25圖幅進(jìn)行拍照并通過數(shù)據(jù)線將圖片傳入電腦。

2.1.3導(dǎo)入南方CASS數(shù)字化處理

第一步：打開南方CASS軟件

第二步：工具-光柵圖象-插入圖象（如圖1）

圖1

在彈出的圖像管理對(duì)話框（如圖2）中選擇“附著（A）”按鈕，彈出選擇圖像文件對(duì)話框（如圖3）；選擇要矢量化的相片，點(diǎn)擊“打開（O）”按鈕，進(jìn)入圖形管理對(duì)話框，點(diǎn)擊“確定”。

圖2

圖3

第三步：平移-比例縮放-旋轉(zhuǎn)

將相片按左下角坐標(biāo)網(wǎng)格數(shù)據(jù)移至相應(yīng)位置；在CASS軟件中量取坐標(biāo)網(wǎng)格的圖紙距離，計(jì)算比例縮放因子：比例縮放因子=實(shí)際距離/圖紙距離； 量取旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)處理。

第四步：工具-光柵圖象-圖象糾正（如圖4）

圖4

在彈出的圖像糾正對(duì)話框中，選擇糾正方法“線性變換”，點(diǎn)擊“圖面：”一欄中“拾取”按鈕，回到光柵圖，局部放大后選擇坐標(biāo)網(wǎng)格線或圖框內(nèi)角點(diǎn)，此時(shí)自動(dòng)返回糾正對(duì)話框，在“實(shí)際：”一欄中直接輸入坐標(biāo)網(wǎng)格數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊“添加”，添加此坐標(biāo)，完成一個(gè)控制點(diǎn)的輸入后，依次拾取輸入各點(diǎn)，最后進(jìn)行糾正。此方法最少輸入五個(gè)控制點(diǎn)。糾正之前可以查看誤差大小（一般誤差不大于0.2mm，否則重新選取控制點(diǎn)）。值得注意的是，糾正過程中將會(huì)對(duì)柵格圖象進(jìn)行重寫，覆蓋原圖，自動(dòng)保存為糾正后的圖形，所以在糾正之前需要備份原圖。

圖象糾正完畢后，保存CAD文件。

第五步：數(shù)字化處理

2.2數(shù)字化精度分析

2.2.1 全圖幅精度分析

通過對(duì)全圖幅圖片進(jìn)行南方CASS軟件處理后，提取點(diǎn)的坐標(biāo)、方位角、邊長后與原始數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。

表3

原始數(shù)據(jù) 全圖幅

序號(hào) 點(diǎn)號(hào) X Y X Y X+ Y+ S+

1 D19-3 2848581.504 416424.199 2848581.494 416424.226 0.010 -0.027 0.029

2 D19-2補(bǔ) 2848557.734 416421.312 2848557.750 416421.263 -0.016 0.049 0.052

3 D19-1補(bǔ) 2848546.186 416427.600 2848546.093 416427.555 0.093 0.045 0.103

4 C122補(bǔ) 2848535.985 416495.686 2848536.035 416495.448 -0.050 0.238 0.243

5 P2C9 2848571.109 416498.546 2848571.218 416498.401 -0.109 0.145 0.181

均值 -0.014 0.090 0.122

表4

導(dǎo)線邊 原圖 全圖幅

起點(diǎn) 終點(diǎn) 邊長 方位角 邊長 方位角

D19-3 P2C9 75.070 97d57'34" 74.883 -0.187 97d53'14" -4'20"

D19-1補(bǔ) C122補(bǔ) 68.846 98d31'16" 68.634 -0.212 98d25'38" -5'38"

D12-4 44501 81.499 98d2'14" 81.172 -0.327 97d59'17" -2'57"

D12-5 44602 81.578 98d46'43" 81.820 0.242 98d59'23" 12'40"

2.2.2 1/4圖幅精度分析

通過對(duì)1/4圖幅圖片進(jìn)行南方CASS軟件處理后，提取點(diǎn)的坐標(biāo)、方位角、邊長后與原始數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。

表5

原始數(shù)據(jù) 四分之一圖幅

序號(hào) 點(diǎn)號(hào) X Y X Y X+ Y+ S+

1 D19-3 2848581.504 416424.199 2848581.108 416424.178 -0.396 -0.021 0.397

2 D19-2補(bǔ) 2848557.734 416421.312 2848557.139 416421.384 -0.595 0.072 0.599

3 D19-1補(bǔ) 2848546.186 416427.600 2848545.757 416427.462 -0.429 -0.138 0.451

4 C122補(bǔ) 2848535.985 416495.686 2848535.579 416495.640 -0.406 -0.046 0.409

5 P2C9 2848571.109 416498.546 2848570.742 416498.505 -0.367 -0.041 0.369

均值 -0.439 -0.035 0.445

表6

導(dǎo)線邊 原圖 四分之一圖幅

起點(diǎn) 終點(diǎn) 邊長 方位角 邊長 方位角

D19-3 P2C9 75.070 97d57'34" 74.874 -0.196 97d54'12" -3'22"

D19-1補(bǔ) C122補(bǔ) 68.846 98d31'16" 68.825 -0.021 98d29'22" -2'6"

2.2.3 1/25圖幅精度分析

通過對(duì)1/25圖幅圖片進(jìn)行南方CASS軟件處理后，提取點(diǎn)的坐標(biāo)、方位角、邊長后與原始數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。

表7

原始數(shù)據(jù) 二十五分之一圖幅

序號(hào) 點(diǎn)號(hào) X Y X Y X+ Y+ S+

1 D19-3 2848581.504 416424.199 2848580.501 416423.187 -1.003 -1.039 1.444

2 D19-2補(bǔ) 2848557.734 416421.312 2848556.059 416420.230 -1.675 -1.033 1.968

3 D19-1補(bǔ) 2848546.186 416427.600 2848544.473 416426.334 -1.713 -1.221 2.104

4 C122補(bǔ) 2848535.985 416495.686 2848534.052 416495.537 -1.933 0.089 1.935

5 P2C9 2848571.109 416498.546 2848569.717 416498.513 -1.392 0.112 1.396

均值 -1.543 -0.618 1.769

表8

導(dǎo)線邊 原圖 二十五分之一圖幅

起點(diǎn) 終點(diǎn) 邊長 方位角 邊長 方位角

D19-3 P2C9 75.070 97d57'34" 76.094 1.024 98d8'49" 11'15"

D19-1補(bǔ) C122補(bǔ) 68.846 98d31'16" 69.984 1.138 98d33'48" 2'32"

2.3結(jié)論

通過對(duì)全圖幅、1/4圖幅、1/25圖幅進(jìn)行拍照并對(duì)相片數(shù)字化處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，對(duì)全圖幅相片進(jìn)行數(shù)字化處理的精度較高，點(diǎn)位精度達(dá)到0.1M，完全可以落足井下巷道施工設(shè)計(jì)、炮孔設(shè)計(jì)等的需要，對(duì)全圖幅相片進(jìn)行數(shù)字化處理可以取代掃描圖紙數(shù)字化處理工作。

參考文獻(xiàn)（References）：

[1]張國良，朱家鈺.礦山測量學(xué)[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2003.