无人机非量测相机检校方法研究

无人机搭载的非量测相机光学系统不稳定、畸变差大、内方位元素未知,难以满足大比例尺测图精度要求。本文通过建立高精度室内相机检校场,基于直接线性变换公式编写了非量测相机检校程序,根据解算得到的畸变参数对相机进行了改正,使之适用于大比例尺航空摄影测量成图,并通过实际项目验证了该方法的有效性。     

相机检校的迭代处理方法

对相机光学畸变精确检校是提高摄影测量精度的手段之一。常规的相机检校方法一般是利用检校场,对相机检校模型的畸变系数进行估算进而校正相机畸变误差。由于引起各类相机畸变的原因千差万别,目前尚无法找到能对各类相机都适用的理想模型。为此,本文在对现有相机检校模型进行分析的基础上,提出了一种相机检校迭代处理的思路。首先,利用现有条件快速建立简易的室外检校场。其次,利用现有相机检校模型按照迭代处理的思路通过多次应用检校模型进行迭代检校来消除影像畸变。最后,在无控制点情况下,结合自由网平差理论进行无控制点的相机迭代检校处理。本文通过对两种非量测相机进行检校试验,比较分析了常规检校方法和迭代检校方法。试验结果表明,本文提出的相机检校迭代处理的思路能在常规检校方法的基础上进一步提高非量测相机检校的精度。     

室内控制场数码相机检校应用于通用航空摄影测量的可行性研究

非量测数码相机已广泛应用于计算机视觉、摄影测量等领域,但必须对其进行内定向和构像畸变的校正。常用的检校方法主要有室外检校法和室内检校法两类,其中利用室外三维控制场进行数码相机检校是目前较为成熟的做法,而室内三维控制场检校精度能否达到常规比例尺航空摄影要求尚未进行有效验证。通过论述一整套室内三维控制场相机检校方法,并对比分析两种检校结果表明,室内三维控制场检校精度还无法满足通用航摄精度要求。     

航测多功能综合检校场自动对中地标的设置

为满足摄影测量免像控点的直接法测图(DR)的生产市场需求,对相机进行独立检验的现状已无法满足DR测图相机的检校需求,必须建设针对DR测图设备的集成系统进行全面检校的综合场地。本文结合863项目的实施,对项目实施中所建立的地对地模拟实验场建设中的地标问题进行了探讨,根据模拟飞行高度50m的大比例尺地形测量需要,确定地标点的测量精度为±1㎜的精度,设计了适合摄影用的地标形状、大小、颜色,在此基础上设计出满足±1㎜的强制对中设备,可满足不同摄影相机的需要,特别是对作业用的对中设备的检验方法进行了全面系统检验方案设计。     

移轴原理的数字相机检校

移轴相机由于其垂视摄影且视场可扩展的优势,已逐步开始应用于航空大面阵多相机系统中。针对当前航空移轴大面阵多相机系统未检校或由于检校精度不高导致几何精度较低的问题,提出了一种针对移轴成像的数字相机几何检校方法。该方法建立了移轴影像像平面坐标系到基准像平面坐标系的转换关系,并以此为基础构建移轴相机几何检校模型。本文以典型的单反移轴相机为例,利用室内三维检校场数据进行了实验验证与分析。结果表明,利用该方法对移轴相机进行检校是可靠的,并达到了较高的精度。     

基于地面检校场的POS辅助空三精度分析

参照加拿大Applanix与德国IGI公司的方案,布设了不同的检校场以获取国产POS与SWDC-4A相机的检校参数,并结合国家863重点项目的地面检校场对检校成果进行精度分析。结果表明,该地面检校场能够代替实际作业飞行所需的空对地检校场,不仅大大节省了成本,也为检校场的建设方案提供了参考和依据。     

极坐标法在非量测相机检校场控制测量中的应用

分析室内检校场精度的常用测量控制方法,将极坐标应用于非量测相机检校场控制测量精度分析,研究其控制过程和精度误差。通过应用于铁路隧道衬砌表面状态检测与隧道限界测量系统,证明了文中方法具有较高的控制精度,可以满足一般工业摄影测量任务的需要。     

数码相机控制点的自动定位检校

为简化控制场相机检校中的人工量测控制点的繁琐工作,提高相机检校精度,本文提出一种方法:只需均匀量测少量控制点的像方坐标获取相机检校初始参数,便可通过动态模板匹配实现单影像相机检校的控制点高精度自动定位检校。实验证明此方法检校精度与人工量测检校精度相近。     

基于大比例尺航空影像共面约束条件的相机自检校方法

提出了基于大比例尺航空影像共面约束的相机自检校方法,该方法使用所有立体像对同名点基于共面约束对相机的内方位元素及畸变系数进行解算。首先进行航空影像同名点匹配,构建立体像对;然后基于共面约束使用直接解法和迭代优化进行相对定向,解算相机位置与姿态;最后使用最小二乘优化方法解算相机内方位元素和畸变系数。对于高分辨率大尺寸航空影像,图像中心及边缘的畸变差异较大,为了进一步提高解算精度,对图像进行网格区域划分解算畸变。使用大比例尺航空影像进行解算能真实精确反映航空摄影测量时所获取图像的相机参数和畸变系数,避免检校环境与使用环境不同解算得到的相机畸变参数不能真实反映所获取影像的畸变问题;使用所有同名点解算,避免由于选择不同特征点或控制点对检校精度的影响;通过区域网格划分,进一步提高了解算精度。对检校结果进行了分析,该方法精度较高,与基于室外检校场的精度相当,能真实精确反映航空摄影测量时所获取图像的相机参数和畸变系数,提高了三维重建的精度。     

基于有限元模型的数字工业摄影测量相机二次检校

针对数字工业测量相机检校问题,在10参数相机畸变模型的基础上,提出一种基于有限元模型的二次检校方法,利用10参数模型补偿相机可预见性畸变差,剩余的不可预见性畸变差则利用有限元模型进行二次补偿。通过对INCA3量测型相机和CanonEOS 5D Mark Ⅱ、Nikon D2H非量测型相机的检校试验发现,量测型相机的机械结构稳定、成像噪声低、测量精度提高显著,但非量测型相机的精度提高不明显。     

非量测型相机检校及可靠性研究

随着大面阵CCD技术以及数码相机的出现、应用和发展,数码相机开始应用于摄影测量生产,但是数码相机镜头畸变差很大,内方位元素无法直接量取,属于非量测型相机,这就使得数码相机无法直接在摄影测量中使用。文章通过对数码相机的检校和精度分析,说明了数码相机通过检校具有较高精度,并通过具体实践,证明了经检校的数码相机用于摄影测量是可行的。     

Calibration of the Wild P32 Camera Using the Camera-On-Theodolite Method

The calibration of phototheodolites such as the Wild P32/T2 combination sometimes involves determining not only the camera interior orientation parameters but also the camera-to-theodolite parameters. The latter become particularly important when the theodolite set orientation parameters are to be used as observations, especially as known quantities for data reduction in subsequent photogrammetric applications. This paper presents experiments to determine these parameters for a Wild P32 camera using a new camera-on-theodolite method, with details of results achieved.     

非量测相机的一种快速平面标定法

非量测相机由于其便捷性和价格低的优点受到越来越多的人青睐.平面标定也因为它的制作方便受到越来越多的关注,但是其不稳定性也让很多学者头疼.本文改进了张正友的方法,提高了相机内方位元素初值的精度,从而减少了迭代次数,也使迭代更容易收敛.     

Principal Point Behaviour and Calibration Parameter Models for Kodak DCS Cameras

Digital still cameras have been widely adopted for close range photogrammetry and machine vision applications. Due to the advantages of onboard storage of digital images, portability and rapid data processing, digital still cameras are rapidly becoming standard equipment for measurement tasks such as industrial metrology and heritage recording. As for any metric application, the accuracy of the derived object data is dependent, amongst many other factors, on the accuracy of the camera calibration. For the vast majority of photogrammetric applications, use of the simple case of a block invariant calibration model comprising the primary physical parameters, including the principal point position, is sufficient. However, cameras designed for photojournalism and domestic use, such as the Kodak DCS420 and 460 cameras, are well known for their calibration instability because the design is based on a 35 mm SLR camera body. In particular, previous research has shown that the principal point location is prone to movement during normal handling of the camera, due to the mounting mechanism of the CCD array. This paper reports on an investigation of the physical behaviour of the principal point location and compares different calibration parameter models for the Kodak DCS420 and DCS460 digital still cameras.     

相机内参数标定的评价指标研究与实验

相机内参数的标定受标定环境、标定物规格、标定相片数量等诸多难以进行理论分析的因素影响,导致在实际工程应用中,相机内参数标定的评估存在精度不确定性问题。基于数学统计量设计了相机内参数标定精度评估指标,针对标定相片数量和标定物距对相机标定精度的影响进行研究,并对两种典型相机——工业相机和数码相机,进行内参数标定实测试验及分析。结果表明,当标定参数值达到收敛时,相片收敛数量与标定物距成正比关系;与像主点标定相比,焦距的标定收敛效率更高,达到收敛所需的相片数量更少,但随着标定物距增大,两者的差异逐渐缩小。内参数标定精度的评估指标为相机内标定算法的改进及操作流程提供评估手段,为实际标定工作提供参考和借鉴。     

基于二维DLT的非量测相机检较

非量测数码相机由于价格低廉、使用方便等原因成为近景摄影测量获取影像的主要设备之一。但非量测相机的内方位元素和畸变系数未知,不能直接利用共线方程进行解析计算,因而必须对相机进行检校。而相机参数检校成果质量的高低直接关系着能否满足测量精度的要求。本文提出了基于二维直接线性变换(DLT)的相机标定算法,利用平面控制点解算出像点坐标和相应物点物方空间坐标之间的线性关系,再结合内方位元素及畸变参数的解算进行迭代,以得到满足一定精度要求的相机参数(x0,y0,f,k1,k2,p1,p2),并用MATLAB加以实现。     

引入灭点约束的TSAI两步法相机标定改进研究

针对TASI两步法相机标定过程无法求解相机主点位置的问题,引入灭点几何约束进行改进,推导并建立了平面格网上两组正交直线透视投影形成的双灭点与相机内参数以及TASI两步法相机标定过程参数间的严格数学关系,详细阐述了综合运用双灭点与径向准直约束计算相机内参数的迭代过程,并以此为基础,给出了相机外方位参数以及径向畸变参数的求解步骤。实验结果验证了该改进方法的有效性。     

单站点无地面控制摄影机自检校

“单站点无地面控制摄影机自检校”是一种利用纯摄影测量信息检校摄影机的方法。本文由共线条件方程出发导出了顾及到摄影机旋转中心与其摄影中心不一致时正直摄影象片与倾斜摄影象片同名象点坐标的几何关系式及线性化的误差方程式。编制了适用于VAX-11/750计算机使用的FORTRAN程序,并给出了用模拟数据和实际数据的计算结果。     

CCD阵列相机的几何标定

提出了一种ＣＣＤ阵列相机几何标定的多级处理方法。根据几何成像原理，该方法把相机内外部参数分开求解；而在内部参数标定过程中，又把各内部参数的标定分阶段进行。这种标定方法是建立在严格的几何约束关系之上的，它克服了传统的整体参数标定方法中各未知参数的相关性影响，从而保证了标定结果的数据一致性和精度。实验验证了本文方法的优越性。     

多面阵数字航摄仪地面检校方法

多面阵数字航摄仪具有高分辨率和大幅面覆盖能力的特点,平台检校是其中关键的一步。本文针对多面阵数字航摄仪的特点,通过公式推导,提出了一种计算地面检校初值的方法,并经过数据测试证明该方法能快速得到较为稳定的相对外方位元素。