光轴偏心相机内方位元素测试技术研究

随着对航天相机性能要求的逐渐提高,现在的测绘类和大部分非测绘类相机都要求具备测绘功能,由于内方位元素测试精度和稳定性影响相机摄影的成像精度,因此对其标定技术需作专门研究。对于测绘类相机的内方位元素测试,已经具有完善的测试技术;对于非测绘类相机,由于在系统集成时没有主点与中心像元的调试环节,导致有些非测绘类相机的光轴和视轴有较大偏差,不能准确利用主点作为测试起始点,此时用传统的最小二乘法计算其内方位元素会引入较大误差。因此本文对传统的计算方法进行改良,引入光轴偏心角度,提出适用于测绘类和非测绘类相机内方位元素计算的方法,很好地解决了相机的内方位元素测试问题,其实现精度能够满足现有相机几何参数标定需求。     

数码相机标定参数对摄影测量精度的影响分析

数码相机的标定参数包括相机的内方位元素和各项镜头畸变差。从摄影测量的理论出发,通过空间前方交会试验,分析并统计了相机标定的各参数对摄影测量精度的影响。     

基于平面控制格网的相机标定算法研究

提出了一种基于平面控制格网的相机标定方法。推导了一种简单实用的在平面场景中利用二维直接线性变换和共线方程分解相机外方位元素初值的算法;引入了基于共面条件的约束条件方程,从而建立了基于附加约束条件的自检校光束法平差用于相机的精确标定。实际图像数据实验结果表明该方法同单纯基于标定点的算法相比标定精度明显提高。主点和焦距均达到了子像素的标定精度。检查点的平面和深度方向相对精度优于1/27000和1/38000。可以满足高精度近景三维量测的要求。     

面阵图像定位精度提升方法研究

为了提升面阵相机成像定位精度,以吉林省松原市北部区域的机载面阵图像为实验对象,对成像过程进行误差分析与标定. 机载面阵相机成像存在由三个姿态角引起的定位误差以及由相机镜头畸变等因素产生的畸变误差. 针对以上问题,首先采用严密几何模型,得到面阵图像初步成像结果;然后,采用后方交会和多项式附加参数模型等方法解决内、外方位元素引起的误差问题,得到较为精确的定位结果;最后进行实验验证,测试结果表明,经过内、外方位元素的误差定标,能够控制在5 m以内的范围,精度提升94.37％,处理效果显著. 通过研究标定面阵成像过程中内、外方位元素产生的误差,提高了面阵相机定位精度,对面阵相机成像的应用和推广具有一定价值和科学参考依据.      

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。     

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。     

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.     

地面几何标定的定向片自检校光束法区域网平差模型

针对航天线阵传感器,综合镜头光学畸变影响、像元尺寸与焦距的变化影响以及镜头的旋转作用,构建8标定参数的内方位自检校模型;利用定向片内插模型,描述影像的外方位元素变化;建立自检校光束法区域网平差模型,在对模型进行线性化的过程中,引入待标定的定向片外方位元素;利用SPOT5模拟数据对平差模型进行实验验证,结果表明,平差模型能够联合标定内方位自检校参数与外方位元素,标定结果准确。     

非量测数字相机实验室几何标定

非量测数字相机的几何标定,包括内方位元素和畸变的精确测定,直接影响其用于航空摄影测量的最终精度。本文研制出一套非量测数字相机实验室几何标定系统。该系统采用平行光管加星点板作为目标发生器,在测量出一组目标点在相机的CCD靶面上的像点坐标及对应的平行光线的入射角后,结合几何标定的数学模型,可以实现相机的高精度几何标定。采用佳能EOS 5D MarkⅡ和哈苏H3D两款典型的数字相机进行了试验与分析。试验结果验证了本文标定方法的正确性以及精度的可靠性。     

ToF深度相机标定方法研究进展

目前ToF相机标定多是利用激光反射强度图像并采用张正友棋盘格的标定方法,通过最小化重投影误差对相机参数进行优化.但因图像分辨率的影响,像点坐标的准确提取存在困难,通常包含较大的误差,解算方法对噪声也较为敏感.预期今后的研究将更多地结合距离值信息,并进一步提高像点坐标检测的准确性,优化相机模型,以提升解算方法的稳定性和精度.     

资源02C卫星P／MS相机内方位几何标定方法研究

为解决国产资源02C卫星影像相机内方位几何标定问题,提出了一种利用公众地理信息数据进行高精度相机内方位在轨几何标定的方法。该方法利用资源02C卫星影像与公众地理信息数据自动配准获取的海量地面控制点并进行附加自检校参数的最小二乘平差,实现了资源一号02C卫星P／Ms相机的内方位标定,精度可以达到子像素级。     

航天相机焦距动态检测的两种方法

在摄影测量中，相机是获取影像的关键设备，相机内方位元素值的微小变化将影响到目标点的定位精度。本文通过理论推导，对航天相机的内方位元素中的焦距进行动态检测提出了两种可行性方法，并通过实验验证了其算法的正确性。     

多影像空三平差辅助下的车载全景相机严密标定方法

针对目前全景相机标定方法的研究现状,提出了一种多影像光束法空三平差辅助下的全景相机内参数严密标定方法。首先建立全景相机标定场,对组成全景相机的每台单相机的内参数进行标定;然后按照预先设计好的摄影参数,旋转摄影获取全景相机在标定场中多个不同摄影方向的影像,利用其中一个摄站的标定影像和物方控制点通过空间后方交会的方法解算单相机之间的初始相对方位元素,即粗标定;最后将所有摄站的标定影像构建区域网并进行光束法空三平差,获取精确的全景相机参数,即严密标定。试验表明,文中提出的全景相机标定方法可以提高标定结果的精度和可靠性,为全景影像的拼接、量测及真彩点云的生成等后续研究和应用奠定可靠的基础。     

空间序列影像共面条件的非量测相机标定方法

针对非量测相机应用于摄影测量和计算机视觉中存在畸变较大、内方为元素未知等问题,该文为了提高相机标定的灵活性和稳健性,根据立体像对间各同名光线相交的共面条件,推导了顾及6个相机参数和5个相对方位元素共计11个参数的共面条件方程线性化表达式,设计了利用空间序列影像共面条件的非量测相机标定方法。该方法无需外部标定物,可在标定相机参数的同时,解算出各相邻影像之间的相对方位元素值。采用由无人机获取的空间序列影像进行了非量测相机标定实验,得到了与标准检校场一致的标定结果,验证了本文方法的有效性。     

测角法非量测数码相机实验室几何标定

非量测数码相机凭借其自身特有的优点,成为了摄影测量获取影像的主要设备之一,广泛应用于摄影测量中。由于其内方位元素和畸变参数未知,本文介绍了一种利用测角法进行几何标定的方法,通过测定平行光线的入射角度和其对应像片上的像点坐标,根据镜头畸变平方和最小的原则解算出内方位元素和畸变参数。研究表明该方法对主距、主点的标定精度可达到μm级,该方法用于非量测型数码相机的几何参数标定是完全可行的。     

便携式消费级无人机相机标定有效性评估

本文针对近年来在各行业中广泛使用的便携式消费级无人机开展了相机标定有效性研究,分别通过室内标定场和后处理软件对相机进行标定和自标定,在对比无相机标定、飞前相机标定、飞后相机标定和自标定迭代校正等方法所得成图精度后,对不同相机标定方案的有效性进行了评估。结果表明：各种方案成图总体精度差别不大;飞前、飞后相机标定与无相机标定的成图精度相当;自标定迭代校正的成图精度略高于其他方案。可见采用航拍照片自标定参数迭代校正的方法更适合于飞行控制精度和成像系统稳定性都不高的便携式消费级无人机相机标定。     

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。     

单视图多约束相机内参统一计算方法

相机自标定是机器视觉、摄影测量学、计算机视觉等领域的重要命题,但目前随着图像获取设备、方式等多样化等特点,使得图像之间的匹配越发困难,增加了相机标定的难度。本文提出了一种针对单视图的相机自标定方法,该方法将图像中的几何特征以及标定过程进行统一表达和计算。本文首先总结了不同的不变量对相机内参的约束情况;以互相垂直的灭点作为中间计算过程的核心,着重讨论了其他不变量向其的转化方法,使得几何特征表达统一化;以绝对二次曲线为纽带,将互相垂直的灭点约束求解;进而根据几何约束的数量求解相应的相机参数模型。本文所提出的方法无需图像之间的匹配,在约束信息充分的情况下可仅利用单幅图像进行相机标定,方法具有方便性;方法无需传统标定方法中的标定模板而选用场景中存在的对象,因此方法具有普适性,尤其适合结构化的室内外场景;方法将几何特征的和标定过程进行统一描述和计算,因此方法还具有统一性。室内外场景的测试表明本文方法具有可用性。, 相机自标定是机器视觉、摄影测量学、计算机视觉等领域的重要命题,但目前随着图像获取设备、方式等多样化等特点,使得图像之间的匹配越发困难,增加了相机标定的难度。本文提出了一种针对单视图的相机自标定方法,该方法将图像中的几何特征以及标定过程进行统一表达和计算。本文首先总结了不同的不变量对相机内参的约束情况;以互相垂直的灭点作为中间计算过程的核心,着重讨论了其他不变量向其的转化方法,使得几何特征表达统一化;以绝对二次曲线为纽带,将互相垂直的灭点约束求解;进而根据几何约束的数量求解相应的相机参数模型。本文所提出的方法无需图像之间的匹配,在约束信息充分的情况下可仅利用单幅图像进行相机标定,方法具有方便性;方法无需传统标定方法中的标定模板而选用场景中存在的对象,因此方法具有普适性,尤其适合结构化的室内外场景;方法将几何特征的和标定过程进行统一描述和计算,因此方法还具有统一性。室内外场景的测试表明本文方法具有可用性。     

基于图像测量的花键套端面尺寸检测

设计了一套基于图像测量技术的花键套端面尺寸检测系统,采用高分辨率工业相机获取零件图像信息,使用相机标定技术标定相机参数,以校正光学系统导致的零件图像畸变,通过图像处理技术处理并分析图像,得到图像特征尺寸信息,最后采用分区域标定像素当量的方法得到零件实际尺寸.使用该检测系统与三坐标测量仪检测系统进行对比实验,实验结果显示,该系统尺寸检测结果与三坐标测量仪检测结果比照相差不超过10 μm.每个零件检测时间不超过20 s,速度远远快于平均检测时间需约2 min的三坐标测量仪检测方法,因此在满足检测精度的基础上大大提高了检测速度,实现了花键套尺寸批量检测.     

高精度相机测试转台设计及其精度测试

针对数字航测相机的校准需求,为解决数字航测相机内方位元素及畸变参数校准难题,依据数字航测相机校准精度指标要求,设计了高精度相机测试转台,分析了转台的误差来源,并对测试转台定位精度和定位重复性进行了测试实验,实验结果表明该设备满足数字航测相机高精度校准需求。