[發(fā)明專利]一種帶約束條件的多面陣航攝儀平臺(tái)檢校方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310303749.9
• 申請(qǐng)日: 2013-07-18
• 公開（公告）號(hào): CN103364012B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李英成;劉曉龍;朱祥娥;丁曉波;齊艷青
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中測新圖（北京）遙感技術(shù)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G01C25/00
• 分類號(hào): G01C25/00
• 代理公司: 北京超凡志成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11371
• 代理人: 吳開磊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航空攝影測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種帶約束條件的多面陣航攝儀平臺(tái)檢校方法。

背景技術(shù)

航空相機(jī)已在世界范圍成功應(yīng)用了幾十年，在過去的二十多年里，攝影測量的數(shù)據(jù)獲取手段逐漸向數(shù)碼相機(jī)的方向發(fā)展。從目前制造工藝和經(jīng)濟(jì)因素兩方面考慮，單個(gè)數(shù)碼相機(jī)還無法取代傳統(tǒng)的膠片航空相機(jī)。為了采用更經(jīng)濟(jì)的手段滿足大像幅航空攝影的需求，一些公司采用了多鏡頭組合相機(jī)。目前國際上主流的多鏡頭組合數(shù)碼航空相機(jī)產(chǎn)品主要包括UltraCam系列大像幅數(shù)碼航空相機(jī)，DMC大像幅數(shù)碼航空相機(jī)，國內(nèi)則有SWDC-4和TOPDC-4大像幅數(shù)碼航空相機(jī)。

多面陣航攝儀基于這種原理，通過在平臺(tái)上安裝四個(gè)數(shù)碼相機(jī)的方式，來獲取具有大范圍地面覆蓋度的拼接影像。多面陣航攝儀的平臺(tái)檢校就是準(zhǔn)確獲取相機(jī)與虛擬投影面之間相對(duì)位置關(guān)系的過程，根據(jù)平臺(tái)檢校參數(shù)可以從子影像生成高精度的虛擬影像。平臺(tái)檢校是從子影像生成虛擬影像的關(guān)鍵步驟。只有準(zhǔn)確知道了子影像與虛擬影像的相對(duì)外方位元素，才能根據(jù)投影變換公式，生成拼接后的虛擬影像。如果平臺(tái)檢校參數(shù)存在較大的誤差，那么虛擬影像中的地物點(diǎn)將不能正確反映該點(diǎn)的空間位置關(guān)系。

平臺(tái)檢校可以精確計(jì)算出子影像到虛擬影像的相對(duì)外方位元素，使拼接后生成的虛擬影像等效于一張高精度的中心投影影像，保證了影像數(shù)據(jù)源的精度。

現(xiàn)有技術(shù)中，多采用十字重疊區(qū)方式平臺(tái)檢校：這種平臺(tái)檢校方法可以采用同一時(shí)刻曝光的四張子影像，在十字形重疊區(qū)內(nèi)匹配連接點(diǎn)，進(jìn)行光束法平差。該方法利用重疊區(qū)的連接點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，以其中1個(gè)相機(jī)為基準(zhǔn)，計(jì)算其余3個(gè)相機(jī)與虛擬影像之間的相對(duì)外方位元素。

現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)：十字重疊區(qū)方式平臺(tái)檢校要求在四張子影像的重疊區(qū)有分布均勻的連接點(diǎn)，且數(shù)量不少于30～50個(gè)。當(dāng)子影像重疊區(qū)范圍較小，或重疊區(qū)影像紋理貧乏，無法匹配出理想數(shù)量且分布均勻的連接點(diǎn)時(shí)，該方法無法準(zhǔn)確計(jì)算出平臺(tái)檢校參數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種帶約束條件的多面陣航攝儀平臺(tái)檢校方法，以解決上述問題。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種帶約束條件的多面陣航攝儀平臺(tái)檢校方法，包括如下步驟：

采用交叉飛行多個(gè)攝站曝光得到相鄰虛擬影像重疊度大于80%的多組子影像，并進(jìn)行多張子影像的連接點(diǎn)匹配；

利用地面檢校場的控制點(diǎn)，計(jì)算子相機(jī)的攝影中心距離及子相機(jī)線元素；

在進(jìn)行空中三角測量時(shí)，進(jìn)行光束法區(qū)域網(wǎng)平差，根據(jù)控制點(diǎn)坐標(biāo)、匹配后的子影像間的連接點(diǎn)，以及各子影像的外方位元素初值通過共線方程建立模型，將子相機(jī)的攝影中心距離作為已知值，即將子相機(jī)線元素常量作為約束條件，將平臺(tái)檢校參數(shù)作為一個(gè)整體進(jìn)行解算，求解子影像外方位元素中角元素；

其中，每個(gè)攝站上設(shè)置有四個(gè)相機(jī)，每個(gè)攝站同一時(shí)刻曝光四張子影像。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于：

本發(fā)明提供的一種帶約束條件的多面陣航攝儀平臺(tái)檢校方法，分析其原理可知：首先，采用多個(gè)攝站曝光得到相鄰虛擬影像重疊度大于80%的多組子影像，并進(jìn)行多張子影像的連接點(diǎn)匹配；因?yàn)椴扇×舜罅孔佑跋耖g的匹配，顯然多張子影像構(gòu)成的重疊區(qū)域相對(duì)傳統(tǒng)的四張子影像構(gòu)成十字形重疊區(qū)更大，重疊度更高，這樣擴(kuò)大了連接點(diǎn)的匹配范圍，并可以匹配出大量分布均勻的連接點(diǎn)；然后利用地面檢校場的控制點(diǎn)，計(jì)算子相機(jī)的攝影中心距離及子相機(jī)線元素；當(dāng)然，獲取攝影中心距離及子相機(jī)間的線元素等數(shù)據(jù)是實(shí)現(xiàn)檢校方法的第一個(gè)關(guān)鍵步驟。經(jīng)過上述預(yù)處理操作，可以為建立數(shù)學(xué)模型提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；

然后，在進(jìn)行空中三角測量時(shí)，進(jìn)行光束法區(qū)域網(wǎng)平差，根據(jù)控制點(diǎn)坐標(biāo)、匹配后的子影像間的連接點(diǎn)，以及各子影像的外方位元素初值和共線方程建立模型，將子相機(jī)的攝影中心距離作為已知值，即將所述子相機(jī)線元素常量作為約束條件，將平臺(tái)檢校參數(shù)作為一個(gè)整體進(jìn)行解算，求解子影像外方位元素中角元素；這時(shí)需要計(jì)算的未知數(shù)是子相機(jī)的安裝角度，也就是子影像外方位元素中的角元素（即將子相機(jī)線元素常量作為約束條件，求解子影像外方位元素中角元素）。這樣，根據(jù)3個(gè)從相機(jī)的角元素（修正量）來調(diào)整各個(gè)相機(jī)到虛擬面的旋轉(zhuǎn)角，使得4個(gè)子影像到虛擬影像的旋轉(zhuǎn)角度對(duì)稱，進(jìn)而完成檢校操作，這樣求解的各像片的外方位元素更加準(zhǔn)確，檢校更符合相機(jī)安置的實(shí)際情況。