国产机载大视场三线阵CCD相机几何标定

发展和应用三线阵CCD（Charge-coupled Device）传感器是当前遥感测绘的一个重要方向，本文针对国内首台自主研制的机载三线阵CCD相机（以下简称GFXJ），开展了国产GFXJ相机几何标定技术研究。首先对比分析了GFXJ相机的成像特点和几何变形因素，在此基础上建立了基于CCD指向角的分段自检校标定模型；然后提出了循环两步法标定方案；最后在中国(嵩山)卫星遥感定标场和黑龙江鹤岗地区获得了多组飞行实验数据，采用循环二步法对GFXJ相机前、下及后视CCD每一像元指向角进行了准确标定，并生成可靠的CCD像点坐标文件。实验表明，本文提出的基于CCD指向角的分段自检校标定模型和循环两步法标定方案对于GFXJ相机具有良好的适用性和有效性，标定后可大幅提高影像无控定位精度；辅以少量控制点进行区域网平差，GFXJ影像定位精度可满足1:1000地形图测图的空中三角测量精度要求。同时本文建立的标定模型和标定方案可为其它机载线阵CCD相机的标定处理提供借鉴。     

GPS/IMU辅助机载三线阵影像光束法平差

建立了GPS/IMU观测值与外方位元素之间的数学关系,引入线性多项式、分段多项式和定向片内插3种数学模型用于机载三线阵影像的单航带及区域网光束法平差。ADS40数据的试验结果表明,在少量控制点的支持下,3种数学模型的单航带平差均可取得优于1.1个像素的定位精度,其中定向片内插模型最适合用于三线阵影像的空中三角测量。区域网平差的结果进一步证明,四角布设平高控制点即可得到最优的平差结果。     

机载三线阵CCD影像自检校光束法区域网平差

将基于附加参数的自检校光束法区域网平差技术应用于机载三线阵CCD传感器ADS40影像的几何定位处理,分析了机载三线阵CCD传感器成像的误差特性,建立了相适有效的自检校附加参数模型,以及3种形式的外方位元素变化模型和自检校光束法区域网平差模型。实验结果表明,自检校光束法区域网平差能够有效补偿ADS40影像存在的系统误差,显著提高定位精度。     

基于自检校的机载线阵CCD传感器几何标定

将基于附加参数的自检校光束法区域网平差技术应用于机载线阵CCD传感器几何标定中,以ADS40为对象,分析集成传感器成像几何关系,引入GPS观测值数学模型和IMU视轴偏心角模型,建立用于标定的自检校光束法区域网平差模型;在深入分析机载三线阵CCD传感器成像误差特性的基础上,建立有效的相机标定参数模型;并采用检校场ADS]0数据进行了标定试验,结果表明几何标定方法可行有效,可显著提高测量精度和可靠性。     

POS辅助机载三线阵影像自检校光束法平差

将基于附加参数的自检校光束法区域网平差技术用于机载三线阵CCD传感器ADS40影像的几何定位处理中,分析并建立POS数据的引入模型、两种模式的自检校附加参数模型以及自检校光束法区域网联合平差模型。采用试验场ADS40数据进行不同地面控制点配置的常规和自检校光束法区域网平差试验。结果表明,自检校光束法区域网平差能够有效补偿影像存在的系统误差,显著提高定位精度。     

机载线阵CCD相机的POS系统误差自检校

从直接定向技术的原理出发,分析了POS系统误差产生的原因,在此基础上建立了补偿POS位置、姿态测量误差的数学模型,并通过POS辅助多线阵影像光束法平差实现了对POS系统误差的一步法检校。ADS40数据的实验结果表明,检校IMU偏心角不需要控制点参与。引入同架次、同航高检校场的标定结果改正POS数据之后,POS辅助直接定位的精度可达1像元左右,接近常规光束法平差的水平。     

POS支持的机载三线阵CCD影像立体定位技术

以我国自行研制的机载三线阵CCD相机为例,对基于POS的三线阵影像定位的成像模型、内方位的几何标定、外方位元素的解算以及直接定位和区域网平差方法进行了理论与实验研究.实验结果表明,利用GPS/IMU数据与摄影测量观测值进行联合平差,可以有效地克服相机内、外方位元素的系统误差,提高定位精度.     

“天绘一号”卫星三线阵CCD影像自检校区域网平差

遥感卫星在空间环境运转过程中,星敏感器的姿态角、成像相机的镜头和CCD等几何参数会发生不可预估的变化,从而对卫星影像的定位精度产生影响。因此,对卫星影像进行自检校区域网平差处理是实现卫星影像精确定位的一项关键技术。本文以"天绘一号"卫星为研究对象,首先分析了"天绘一号"卫星三线阵立体测绘相机的镜头和CCD几何形变,并提出了适用于"天绘一号"卫星三线阵CCD影像的自检校模型;然后建立"天绘一号"卫星三线阵CCD影像的自检校区域网平差模型,对外方位元素和自检校参数进行整体平差,消除存在于外方位元素观测值和自检校标定值中的系统误差,以提高卫星图像定位精度。最后利用嵩山实验场对"天绘一号"卫星三线阵CCD影像进行了自检校区域网平差处理,验证了自检校模型和自检校区域网平差模型的正确性和有效性,并分析研究了不同数目的控制点条件对自检校区域网平差的影响。实验结果证实采用自检校区域网平差技术可以有效地消除系统定位误差,显著提高定位精度。     

机载POS系统视准轴误差检校

简要介绍了机载POS(position and orientaion system)系统视准轴误差检校的基本原理和方法,建立了相应的数学模型,利用实际航摄影像资料验证了视准轴误差检校模型的正确性和可行性,并分析了利用其实施对地目标定位的精度。     

相对定向的机载惯性测量装置视准轴误差求解方法

利用航摄像片存在的相对几何位置关系,将机载IMU视准轴误差引入立体像对相对定向模型中,提出了一种基于相对定向的机载IMU视准轴误差求解新方法。详细推导了基于单个立体模型和连续立体模型求解IMU视准轴误差的数学模型,并用三组带有IMU设备获取的实际航空影像数据进行了试验验证。结果表明,所推导的机载IMU视准轴误差求解方法是正确、可行的,利用三张以上相邻像片构成的连续立体模型即可求解出IMU的视准轴误差,避免了野外布设检校场和其他地面控制条件带来的诸多问题,有利于带机载IMU的航空遥感快速对地目标定位。     

国产机载LiDAR安置角误差检校初探

机载LiDAR的对地定位的误差来源包括单机误差和集成误差.结合试验数据对集成误差中的最大误差源安置角误差检校进行探讨,从安置角误差检校的原理、方法到整个系统精度评定,得出国产机载激光雷达对地定位的相对精度.     

基于像底点的机载POS视准轴误差检校

基于灭点理论,提出一种利用像底点检校机载POS系统视准轴误差的方法。首先从理论上建立像底点与POS系统视准轴误差之间严格的数学关系,并在此基础上推导出求解视准轴误差的误差方程式,然后用一组带有POS数据的航空影像进行了试验验证。试验结果表明,所建立的利用像底点检校POS系统视准轴误差的模型是正确的,用两张以上像片上的像底点坐标即可检校出POS系统的视准轴误差,而毋须布设特定的检校场和地面控制点,对城区大比例尺航空摄影时POS系统视准轴误差检校具有一定的实用价值。     

机载LiDAR安置角检校定标器设计与验证

传统的检校安置角误差的方法依靠人工量测重叠航带同名特征间的偏移来估计安置角误差,但是同名特征的真实位置难以获取,并且人眼瞄准误差的存在降低了检校精度。因此设计了一种定标器来解决同名特征的获取难题。首先介绍了定标器的结构特点和设计原理,然后制作了缩放模型并进行了半仿真地面扫描实验,分析了定标器的可用性。最后制作了实物进行飞行实验进一步证明其设计的合理性。研究结果表明定标器的设计是合理的。     

推扫式高光谱传感器集成的POS系统视准轴及位置偏差检校

推扫式高光谱传感器与其集成的定位定向系统(简称为POS系统)间的视准轴偏差是其影像直接对地目标定位的主要误差源之一。由于垂直下视推扫式高光谱影像连接点间构网强度较弱,不能够进行严密的光束法平差检校,本文将POS系统解算的外方位元素作为只含有系统误差的观测值,建立视准轴和位置偏差简单的光束法平差检校模型。实验结果表明,该检校模型可靠有效,实验区经检校后的直接对地目标定位精度显著提高,其平面中误差约1.4m(约4个像元),高程中误差约4.4m(约13像元)。     

数字航测相机的实验室检定与摄影检校

介绍数字航测相机检定的原理,以及国内外实验室检定和飞行检校的概况,对比分析两者的关系,提出了数字航测相机检定的建设思路。     

一种稳健估计的无人机机载相机标定法

针对无人机机载相机参数需频繁地高精度标定问题,为满足不同条件下以及航测的需要,提出利用稳健估计平差法参与相机标定的方法.该方法根据相机针孔成像原理,利用线性和非线性的Tsai两步标定法,以及从Robust原理导出的选择权迭代法,逐步消弱特征点定位粗差对内参数估计的影响,以实现高精度相机标定.以无人机机载相机Cannon EOS 5D MarkⅡ进行标定试验,并采用9×9棋盘格LCD(纯平液晶显示器)作为标定模板.结果表明,该方法可获取较高的标定精度,且比等权最小二乘法参数估计更优,对于无人机机载相机标定具有一定的实用性.     

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。     

基于双LCD的相机标定模型及其精度分析

基于单个纯平液晶显示器(LCD)的相机标定方法存在控制范围较小、无深度信息等不足。若能利用两个或多个LCD扩宽控制范围,增加深度信息,则可以提高标定的精度并拓宽其适用范围。通过双LCD相机标定数学模型推导、单双LCD相机标定精度和实际测量精度比较几个方面说明基于双LCD的相机标定算法的可行性。