随着计算机视觉与数字摄影测量的发展,近景摄影测量近年来在无人驾驶汽车的环境感知与道路识别、智慧城市的三维建模、航母、大型飞机、工业钣金件等的动态监测及逆向工程、建筑和水利等大型精密工程的变形监测等工业工程领域获得广泛认可与应用。但由于数码相机本身存在视场角小、感光单元大的不足,导致所拍摄影像存在像幅过小、分辨率低的弊端,降低了近景摄影测量立体视觉获取范围和测量精度,难以满足高精度工业工程领域对精密近景摄影测量的要求,因而限制了数字近景摄影测量的长足发展。对此本文尝试利用旋转相机为研究对象,聚焦“大视场高分辨率近景影像获取”这一中心任务,以提高近景摄影测量的应用精度为主要目的,开展相关的理论及方法研究,取得的主要成果如下:(1)针对地面精密近景摄影测量对大视场影像的需要,设计了全站仪配合工业相机的旋转相机,深入研究了旋转角、影像重叠度、有效像幅等对虚拟影像的影响,分析了大幅面影像几何关系对精度的影响,推导了旋转相机最大旋转角与影像分辨率的关系以及相邻影像旋转角与像片重叠度的变化关系,优化了旋转影像采集方案,形成了系统的最优化旋转相机大幅面影像获取策略,为大幅面近景摄影测量影像获取奠定了理论和技术基础。(2)针对旋转摄影时全站仪运动对成像造成的不确定性,在深入分析大幅面等效中心投影影像与旋转影像的几何关系基础上,构建了顾及相机位姿偏移的大幅面影像无缝拼接模型,通过实验验证了模型的可靠性,有效增大了单个摄站的影像覆盖范围,解决了数码相机视场角过小的不足,补充完善了精密近景摄影测量理论。(3)针对数码相机分辨率低的问题,基于对数码相机非完全采样认知和压缩感知理论,对单幅影像的超分辨率重建进行了深入的研究。引入压缩感知增维重构方法,利用高低分辨率图像的相关性,结合学习法与压缩感知非线性重构算法,构建了基于压缩感知伪字典的超分重建方法,实现了数字影像分辨率再增强,同时有效恢复出图像截止频率之外的信息,提高了超分重建效果和算法的可靠性。通过实例验证了重建算法的可靠性。分析了地物类型及影像分辨率对重建精度的影响,解决了数码相机分辨率低的问题,为提高精密近景摄影测量精度提供了理论方法。(4)将压缩感知伪字典的超分重建方法应用于徐州市燕山公园三维重建及将基于旋转相机的大视场超分辨率重建方法应用于城市建筑物精细三维重建,验证了所提出方案的可行性和模型的可靠性。