相机三维检校场的精密测量与稳定性分析

为满足摄影测量中相机检校的需要,选用一种室内相机检校场的精密测量方法与实验分析方法,对相机检校场进行检校。根据山东科技大学室内三维检校场中标志点的排列规则,点数众多的实际分布特点,选用高精度的经纬仪测量系统,选取最佳的仪器和基准尺摆放位置对检校场内的标志点进行测量。利用统计检验的方法对标志点点位的稳定性进行分析,判断出标志点稳定可以满足相机检校的需要。     

非量测型数码相机检校及量测精度分析

结合能够准确刻画相机物理特性的系统误差模型——Australis像差模型,对共线方程进行了改化。基于摄影测量光束法区域网平差理论,设计了相机检校的技术流程,利用自行开发的检校软件对普通数码相机进行了相机自检校处理及精度分析。试验结果表明,利用文中的相机检校处理流程和方法,可对常规普通数码相机进行可靠的、高精度的标定,以满足近景、低空摄影测量的精度要求。     

基于相对定向-空间前方交会的数码相机检校模型研究

相对于普通摄影拍摄,摄影测量所用的数码相机必须精确测定相机内方位元素和相机畸变参数。但传统的基于空间后方交会的检校方法需要进行大量的外业量测工作,效率低下。本文提出一种基于"相对定向--空间后方交会"的数码相机检校方法可以有效的优化物方点三维坐标解算模型,实现控制点空间三维坐标的快速获取,减少大量外业量测工作,实现数码相机的快速校验。     

相机检校中标志点的自动提取

本文针对相机检校中,手工选择标志点速度慢、强度大的缺点,提出了基于边缘提取和形状系数多级约束的方法。首先对图像进行Wallis滤波,并对滤波后的图像采用Canny算子进行边缘提取;然后在八邻域跟踪的基础上,根据边缘长度、边缘首末端点距离、形状系数和光谱信息检测符合条件的标志点边缘。通过实验验证,该方法可提取出92%左右的标志点。     

室内三维相机检校场温度改正阈值研究

室内三维相机检校场可以用于检校量测型相机或非量测型相机的内方位元素、光学畸变,以及多相机组合拼接参数。受温度变化影响,检校场观测标志载体发生热胀冷缩,观测标志发生相对位置变化,影响相机检校精度。通过采用经纬仪工业测量系统对检校场观测标志进行高精度测量,在不同温度条件下对检校场开展周期性观测,得出检校场标志点载体钢筋混凝土和金属挂杆的热膨胀系数,根据待检校相机的类型,计算出检校场需要达到的精度要求,确定检校场坐标温度改正阈值。     

基于DLT的数码相机检校方法

近年来,普通数码相机逐步应用于近景摄影测量、低空摄影测量,影响其成果精度的重要因素之一是相机的内参数,因此相机参数的检校是保证成果质量能否满足精度要求的关键问题之一。提出了数码相机的检校理论和方法,利用直接线性变换模型法进行实验,采用反复迭代的方法,获得相机像主点坐标、主距以及畸变系数。通过实验验证了该方法的精度和可靠性,获得了较好的检校精度。     

一种新型的数码相机室内检校场的建立方法

为了实现普通数码相机应用于摄影测量任务前的检验,提出了一种简易室内数码相机检校场的建立方法和流程。首先进行检校场地的建立,包括场地的选择、标志点的制作及其坐标的量测,然后对检校场的可靠性进行了验证。结果表明所建立的简易室内数码相机检校场能够满足普通数码相机应用于近景摄影测量的检校要求。并且,检校场建立简易,费用较传统数码相机检校场大大降低,是对传统大型室内数码相机检校场的改进。     

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。     

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。     

一种五拼组合宽角近景摄影测量相机的研制

本文根据现代航测中使用的大幅面数码相机原理,研制了一种五拼组合宽角近景摄影测量相机,在顾及镜头畸变和摄影景深的影响下,给出了系统设计框架、检校方法和影像后处理方法,并利用室内定轨移动摄影测量系统对相机系统进行了相关实验,实验结果表明该相机系统可用于地面大型物体近距离高精度摄影测量。     

基于普通数码相机的旋转全景摄影测量方法

普通数码相机固定在高精度旋转平台上可集成为旋转全景相机,水平旋转多位置拍摄,可获取全景影像。给出了旋转全景相机的成像几何关系模型,实现了旋转全景相机的标定,利用稀疏分布的少量控制点（最少3个）,即可解算出平台旋转中心坐标与起始方位角,及每张像片的外方位元素,再利用多站旋转拍摄的影像进行前方交会就可获得物方点坐标。实验结果表明,本文提出的方法在实际摄影测量中可少受视野和控制点数量的限制,通过较少的控制点即可解算出物方点坐标,且测量精度较好。该方法是在困难场景进行近景摄影测量的一种新的有效手段。     

工业物体表面三维视觉量测的关键技术研究

在总结国内外有关研究的基础上,提出了自己的研究思路,并对缺乏纹理目标的人工纹理产生和影像获取方式进行了研究。对圆目标影像的分割、探测、定位等算法以及利用自检校光束法平差方法解求物方空间坐标、带权观测值的权值给定等作了试验研究。给出了一个解算孔群孔心坐标的应用实例,物方控制点的检查点坐标中误差小于±0.2mm。     

基于计算机视觉的相机标定方法

随着航空摄影测量及倾斜摄影技术的不断推广,其相机传感器受内在及外在因素的影响,使得相机畸变参数的准确性并不是稳定如一,因而极大限制了数据处理的效率.针对这一问题,本文以解决相机畸变参数的准确性作为出发点,从相机成像原理出发,分析相机成像中的误差,介绍相机标定的方法,对相机标定进行实验分析,以达到准确标定相机参数的目的,...     

通过编码检校场实现双目视觉系统的自动标定

首先对普通检校场中部分圆形回光反射标志块进行编码标识,实现了标定控制点在物方空间和像方空间的自动对应;然后根据Weng’s相机模型对视觉系统进行标定,求解系统的内、外方位元素和系统畸变系数;最后依据投影几何中空间直线经中心投影变换后仍是直线的原理,提出了对随机系统的残余误差进行测定和修正的方法。实验证明,本方法实现了双目视觉系统的全自动标定,并明显提高了系统的精度。     

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。     

三目立体工业摄影测量系统外部参数的快速标定

针对我国锻件在位检测装置和测量方法落后的问题以及立体工业摄影测量现场控制场建立难的问题,开发出三目立体工业摄影测量系统,并提出系统外部参数标定方法,将控制场坐标系建立在相机上。试验证明,利用三目立体工业摄影测量系统解算物方点坐标的精度为0.201mm,验证标定精度的可靠性,满足在高温锻件测量现场建立简单、有效的高精度立体工业摄影测量控制场的应用需求。     

车载移动测图系统外方位元素标定方法

全景相机因其360°大视场、旋转不变性等优点,逐渐被用于构建车载移动测图系统。标定是保证系统获取精确地理信息数据的重要前提。本文针对全景相机和定位定姿系统(POS)集成的车载移动测图系统,提出一种外方位元素标定的方法。首先,在实际场景中布设高精度已知控制点。其次,构建全景球面模型,将全景影像通过球面投影反变换投影到该球面上,从球面上选择控制点而不是直接从存在扭曲的全景影像上选择控制点并得到其球面坐标。在建立点的相关性之后,结合地理参考绝对定位方程和坐标变换,求得全景相机相对POS的平移与旋转参数。最后,采用本文提出的标定方法,分别选择北京航天城和天津滨海新区进行试验。试验表明,GPS信号良好时,点的绝对定位中误差可达平面10.3cm、高程16.5cm;GPS信号不好时,点的绝对定位中误差为平面35.4cm、高程54.8cm;在较短距离范围内(3km),距离量测相对误差最大为5cm左右,GPS信号对相对量测没有明显影响。     

基线边长法的高精度三维标定场建立

针对大范围的摄影测量,传统量测相机标定精度有限,本文提出一种高精度、大尺度的三维标定场建立方法。该方法采用稳定性良好的天然大理石作为基础结构,并设计通视良好的角形基准座,采用微米级多路激光测距手段获取点位距离,进而基于测边网平差模型直接建立高精度三维标定场。通过模拟多组近似坐标和距离观测值对该算法进行验证。结果表明,该标定场近似坐标的模拟误差不能超过3 mm,单位权中误差与距离观测值模拟误差相当,距离反算值与理论值偏差的标准差是距离观测值模拟误差的一半,验证了测边网计算模型及程序的正确性。该标定场既可为量测相机提供大尺度标定,也可对激光跟踪仪的测量性能进行不定期检核。     

IMU/DGPS辅助航空摄影测量直接定位及其精度分析

阐述了IMU/DGPS辅助飞思相机进行航空摄影测量直接地理定位的基本方法,通过检校场飞行对航测系统进行系统误差校正,采用大量地面检查点数据对直接定位精度进行分析.结果表明,在没有地面控制点的情况下,该摄影测量系统能满足1:500航测制图的精度要求,从而大幅减少了外业像控测量工作,极大地提高了航空摄影测量的效率.