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。     

测量仪器

CH20041364基于二维直接线性变换的数宇相机畸变模型的建立=Creation of Distortion Model for Digital Camera Based on 2D DLT/冯文灏,李建松,闫利(武汉大学遥感信息工程学院)∥武汉大学学报(信息科学版).-2004,29(3).-254-258提出并论证了基于二维直接线性变换的畸变的校正方法。本方法特别适用于各类固态摄像机(CCD、CID、PSD)的畸变模型的建立,以补偿各类像点系统误差。图10参17CH20041365全站仪无棱镜测距及精度分析/范百兴,夏治国(信息工程大学测绘学院)∥北京测绘.-2004(1).-28-31     

影像的数字畸变模型

阐述了建立各类成像系统通用数字畸变模型并提供对应内方位元素的原理与方法，并以鱼眼数字相机所摄影像的全处理过程为例，证实了本文方法的正确性。     

准二维控制场的建立及其应用

介绍了建立准二维控制场的详细过程和准二维控制场至虚拟真二维控制场的变换及其数学模型．分析了摄站点坐标误差对此变换的影响，提出了建立数字畸变模型和使用此模型对像点各类畸变进行总体改正的新理论。     

无控制场的相机畸变差改正方法

本文提出并论证了一种无需控制场、仅应用影像线特征进行非量测相机畸变差测定的方法。分别运用三维室内和室外控制场、二维控制场和无控制场检校方法对Cannon-5d非量测相机的35 mm镜头进行畸变差测定,比较其影像纠正的效果。试验结果表明径向畸变在整个光学畸变中占据主要地位,四类检校方法测定的径向畸变差对影像的纠正效果接近,从而证明了利用无控制场相机畸变差改正方法进行非量测相机畸变差改正的可行性。     

针对星敏感器非线性畸变的非参数化在轨检校方法

为了对星敏感器的非线性畸变进行在轨检校,本文提出了一种非参数化的检校方法,该方法以B样条格网的形式表达非线性畸变,不需要预先估计一个参数化的畸变模型,从而可以处理任何形式的畸变。针对星敏感器不同模式畸变的仿真实验表明,本文提出的方法有效、可靠并且具有鲁棒性。     

基于畸变矩阵的影像畸变差改正

针对已有的影像畸变差改正程序中存在每张影像分别进行迭代计算的问题,提出了基于畸变矩阵的影像畸变差改正方法.新方法首先利用影像行列数、相机内方位元素与畸变参数,计算影像畸变矩阵;然后,利用该畸变矩阵对多张航空影像进行畸变差改正.新方法克服了间接法影像畸变差改正算法的逐像素迭代计算的缺点,大大降低了影像畸变差改正的平均计算量.基于CPU/GPU的影像畸变差改正试验,证明本文提出的方法降低了影像畸变差改正的计算复杂度,提高了影像畸变差改速度,在无人机影像快速处理中具有一定的实用价值.     

非量测数码相机的畸变差检测研究

本文主要研究利用数字畸变模型和附加参数的光束法平差对非量测数码相机进行内方位元素和畸变差的测定。分别运用两种检校方法对UAVRS Ⅱ无人机遥感系统机载非量测数码相机进行检校实验,并采用统一比例尺的方法进行精度比较。实验结果表明两种方法检校精度接近,证明了该面阵数码相机的畸变基本符合系统畸变规律,只存在极少量的随机畸变,也进一步证明了利用数字畸变模型纠正数码相机畸变差的可行性。     

利用直线特征进行单幅图像畸变校正方法

针对传统镜头畸变校正方法较少,并考虑畸变中心带来的不利影响,提出了一种基于单幅图像直线特征的畸变校正方法,且能够同步地估计畸变系数和畸变中心。在单幅图像中建立单参数划分模型,深入分析了空间直线与畸变后直线的几何关系,证明了空间三维直线经镜头畸变后,在二维平面形成圆弧,并且从该圆弧圆心为圆心的同心圆上的某点即是畸变中心,进而基于圆拟合方法对畸变参数进行估计。与已有方法相比,该方法考虑了畸变中心的影响,并且直接使用畸变点进行畸变参数估计,因此,具有更高的校正精度和更强的鲁棒性。实验中,首先对拟合图像进行实验,针对不同噪声、不同畸变系数对各种算法展开了三组仿真实验,结果表明,利用列文伯格马夸尔特(Levenberg-Marquardt,LM)算法进行圆拟合和畸变参数估计的方法性能表现良好。展开对真实黑白棋盘的畸变校正实验,运用三种算法对棋盘中13条直线进行畸变校正后的测量,表明LM算法要明显优于其他两种算法,有着良好的畸变校正效果。最后对真实场景的图片进行测试,取得了较为理想的畸变校正结果。     

普通数码相机构像畸变差两种检校模型的比较

针对普通数码相机两种畸变差检校模型,即考虑径、切向畸变的改正模型和Luca Lucchese畸变改 正模型,分别采用参数的序贯解法和整体解法计算两种畸变改正模型的参数,并通过试验分析比较了两种模型的 检校精度。结果表明作者提出的基于透视变换的畸变参数序贯解算的检测方法能起到良好的畸变差改正作用。     

准二维控制场的设计与研究

详细介绍了高精度二维控制场的设计与实施方案,并对控制场的观测精度进行了分析。同时,利用数字畸变模型理论建立该控制场的不同焦距的数字畸变模型。根据得到的数字畸变模型对所拍摄的影像进行纠正。最后,采用二维控制场多片空间后方交会的方法,确定出相机内方位元素。     

计算机视觉测量准二维控制场建设

准二维控制场建设是建立CCD摄像机数字畸变模型的关键性工作。准二维控制场按CCD摄像机芯片长宽比4:3设计,并以相片纸为介质、以双矩形为图案、以黑白为色调制作了345个均匀分布的控制点。采用单机式积木型电子经纬仪工业测量系统测量准二维控制场的控制点三维坐标,观测值的点位中误差优于±0.15mm。研究结果表明利用准二维控制场建立CCD摄像机的数字畸变模型,其建设费用低、精度高、使用方便。     

基于DLT方法的非量测数码相机检校研究

普通数码相机在图像获取方面有着很多优势,但它是非量测化相机,不能用普通数字摄影测量方法对其数字图像进行处理。针对这一情况,本文提出了建立3维控制场对非量测数码相机进行检校,采用DLT（直接线性变换）方法计算出非量测数码相机的内外方位元素,实现非量测数码相机获取像对的可量测化。最后通过在黑龙江省地理信息产业园主楼区域建立3维控制场的试验,进行数据采集后获取了实际的3维模型。     

仅用虚拟控制点的超大区域无控制区域网平差

利用光学卫星影像进行无控制测图是摄影测量追求的目标。针对超大区域无控制测图的需求,本文提出了一种以单景影像为平差单元,基于虚拟控制点的光学卫星影像超大规模无控制区域网平差方法。该方法利用待平差影像的初始RPC模型生成虚拟控制点,并将其作为带权观测值引入平差模型中以改善平差模型的状态,克服了在无控制点条件下平差精度不稳定、误差过度累积引起的网的扭曲变形等问题。为了验证本方法的有效性和精度,利用资源三号卫星获取的覆盖全国的26 406景影像进行区域网平差试验,并利用全国范围内分布的约8000个高精度控制点对平差后自动生产的DOM和DSM产品的几何精度进行验证。试验结果表明,平面和高程中误差均达到了4m以内,同时,区域网内部相邻影像之间的几何拼接精度优于1个像素,满足无缝拼接的要求。     

基于局部坐标系的嫦娥二号月面影像自动拼接方法

针对嫦娥二号影像分辨率高、数据量大的特点,提出了一种新的投影坐标系-局部坐标系。该坐标系建立过程简单,便于数据管理,投影后的影像变形极小。通过转换可将单轨的DOM和DEM进行分解,并生成各局部坐标系对应的分块DOM和DEM。创建了分块数据后,基于重叠影像同名像点,以有理多项式作为校正模型,采用一种全局优化方法来校正重叠影像坐标偏差,使校正后各影像能够很好地配准。校正只在影像子网内进行,各子网间互不影响,有效地控制了误差的传递。实验表明,该拼接方法可以在微机上有效地对海量月表影像进行拼接处理,并达到很好的拼接效果,最终生成全景三维月图。     

镜头畸变参数对航测像点量测精度的影响

为了得到径向畸变、切向畸变和非方形像元改正3种镜头畸变参数最优化的组合,提高航测时的像点量测精度,研究了不同畸变参数组合条件下对像点量测精度的影响。采用3种型号的镜头对辽宁工程技术大学北校区进行了航测,并利用Virtuozo AAT-PATB空三软件测试了几种典型组合下的航测结果精度。试验结果表明：在条件允许的情况下,尽可能采用较为全面的畸变参数能够最大限度地提升航测结果的精度;当条件有限时,采用K₁和K₂组合的模型可以消除大部分镜头畸变带来的影响,对结果精度的提升最为显著。研究成果可以为其他无人机航测任务提供参考。     

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RPC的TerraSAR-X影像立体定向平差模型

针对新型高分辨率雷达卫星TerraSAR-X立体像对,本文提出采用基于RPC的平差模型,通过少量的地面控制点来拟合因传感器不稳定、平台星历数据不精确及测距误差引起的影像几何畸变,从而达到精确定向目的.为验证RPC平差模型的适用性,通过在立体成像区域均匀市设人工角反射器点的方法验证其模型精度,并评估了其三维定向平差后的精...