[發(fā)明專利]一種單鏡頭數(shù)字航測(cè)相機(jī)的單機(jī)檢校方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610581532.8
• 申請(qǐng)日: 2016-07-21
• 公開（公告）號(hào): CN106289317B
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王超;李軍杰;杜軍;張鵬飛;馮德顯;楊春;王麗媛;楊保;秦江濤;郝利民
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南省科學(xué)院地理研究所;河南城建學(xué)院;河南四維遠(yuǎn)見信息技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G01C25/00
• 分類號(hào): G01C25/00
• 代理公司: 北京市廣友專利事務(wù)所有限責(zé)任公司11237
• 代理人: 祁獻(xiàn)民

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及測(cè)量與遙感技術(shù)，尤其涉及一種單鏡頭數(shù)字航測(cè)相機(jī)的單機(jī)檢校方法及裝置。

背景技術(shù)

隨著科技的發(fā)展，非量測(cè)數(shù)碼相機(jī)，尤其是單鏡頭數(shù)字航測(cè)相機(jī)，以其低廉的價(jià)格、靈巧、便攜等特點(diǎn)在慣性測(cè)量單元(IMU，Inertial Measurement Uint)/差分全球定位系統(tǒng)(DGPS，Differential Global Positioning System)輔助航空攝影測(cè)量中得到廣大應(yīng)用，但單鏡頭數(shù)字航測(cè)相機(jī)沒(méi)有準(zhǔn)確測(cè)定內(nèi)方位元素的模塊或不能提供這方面的數(shù)據(jù)，其包含的透鏡組的排列沒(méi)有進(jìn)行嚴(yán)格的校正，往往有畸變差等光學(xué)缺陷存在，不能直接進(jìn)行像位的解析計(jì)算。因此，在攝影測(cè)量時(shí)，為了保證非量測(cè)數(shù)碼相機(jī)(攝影測(cè)設(shè)備)能夠提供較高的量測(cè)精度，需要對(duì)非量測(cè)數(shù)碼相機(jī)的各參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行精度檢校。單鏡頭數(shù)字航測(cè)相機(jī)參數(shù)是影像攝影測(cè)量成果精度的重要量，是影響成果精度的重要因素之一，單鏡頭數(shù)字航測(cè)相機(jī)參數(shù)檢校質(zhì)量的高低直接關(guān)系著能否滿足測(cè)量精度的要求。

在檢校過(guò)程中，恢復(fù)每張影像光束的正確位置，即利用內(nèi)方位元素恢復(fù)攝影中心與像片(影像)之間的相對(duì)幾何關(guān)系，是攝影測(cè)量處理方法中的一個(gè)作業(yè)流程。而為了正確恢復(fù)攝影時(shí)的光束形狀和位置，需要獲取光學(xué)畸變系數(shù)。狹義上來(lái)說(shuō)，檢查和校正單鏡頭數(shù)字航測(cè)相機(jī)內(nèi)方位元素和光學(xué)畸變系數(shù)的過(guò)程稱之為單鏡頭數(shù)字航測(cè)相機(jī)的檢校；廣義上的單鏡頭數(shù)字航測(cè)相機(jī)檢校涉及的內(nèi)容比較廣泛，在實(shí)際的應(yīng)用領(lǐng)域中，可根據(jù)精度要求和目的不同來(lái)選擇部分參數(shù)進(jìn)行檢校。

在單鏡頭數(shù)字航測(cè)相機(jī)的檢校中，加工和安裝工藝、光學(xué)系統(tǒng)、電荷耦合元件(CCD，Charge Coupled Device)圖像傳感器等硬件是單鏡頭數(shù)字航測(cè)相機(jī)的主要誤差來(lái)源。具體表現(xiàn)為CCD面陣引起的誤差和鏡頭鏡片組引起的誤差，包括主點(diǎn)位置(x₀，y₀)的測(cè)定、主距(f)的測(cè)定、光學(xué)畸變系數(shù)的測(cè)定和CCD面陣內(nèi)的變形系數(shù)的測(cè)定。其中，鏡頭鏡片組引起的誤差是由相機(jī)物鏡系統(tǒng)設(shè)計(jì)不完美、加工不精確和裝配不準(zhǔn)確、發(fā)生機(jī)械形變而導(dǎo)致像點(diǎn)偏離其正確位置的誤差，主要是指光學(xué)畸變差，即各種像差。像差由軸對(duì)稱像差和非對(duì)稱像差兩大類組成，軸對(duì)稱像差又稱為徑向畸變，包括球面像差、彗形像差、像散、像場(chǎng)彎曲等；非對(duì)稱像差主要由因鏡片組光心不共線造成的不對(duì)心像差(即偏心畸變)和因?yàn)殓R片設(shè)計(jì)、制造以及攝像機(jī)組裝不完美而造成的薄透鏡畸變。非對(duì)稱像差既包含徑向畸變也包含切向畸變。

目前，還沒(méi)有一種有效的單鏡頭數(shù)字航測(cè)相機(jī)的單機(jī)檢校方法，對(duì)單鏡頭數(shù)字航測(cè)相機(jī)的各參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行精度檢校。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供一種單鏡頭數(shù)字航測(cè)相機(jī)的單機(jī)檢校方法及裝置，能夠?qū)午R頭數(shù)字航測(cè)相機(jī)進(jìn)行有效校驗(yàn)。

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種單鏡頭數(shù)字航測(cè)相機(jī)的單機(jī)檢校方法，包括：

構(gòu)建室外的墻面檢校場(chǎng)，在所述墻面檢校場(chǎng)設(shè)置總數(shù)為第一閾值的控制點(diǎn)，所述控制點(diǎn)的標(biāo)志均采用鋁質(zhì)材料，標(biāo)志為直徑為第二閾值的圓，拍攝距離為第三閾值，標(biāo)志直徑為6倍的地面采樣間隔，采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)將所述標(biāo)志表面印成黑色，牢固附著于墻體上；

初始化單鏡頭數(shù)字航測(cè)相機(jī)；

利用初始化的單鏡頭數(shù)字航測(cè)相機(jī)，按照預(yù)先設(shè)置的拍攝策略，對(duì)構(gòu)建的所述墻面檢校場(chǎng)進(jìn)行拍攝，得到檢校場(chǎng)影像；

利用所述檢校場(chǎng)影像，獲取檢校參數(shù)。

結(jié)合第一方面，在第一方面的第一種實(shí)施方式中，所述方法還包括：

采用高精度全站儀測(cè)回法觀測(cè)所述標(biāo)志，采用多站分塊觀測(cè)和多點(diǎn)重疊過(guò)渡統(tǒng)一坐標(biāo)系的方法，對(duì)觀測(cè)后的所述標(biāo)志進(jìn)行整體平差處理。

結(jié)合第一方面，在第一方面的第二種實(shí)施方式中，所述利用所述檢校場(chǎng)影像，獲取檢校參數(shù)包括：

所述檢校參數(shù)為相機(jī)畸變參數(shù)，將所述檢校場(chǎng)影像輸入墨爾本大學(xué)的Australis軟件，自動(dòng)匹配控制點(diǎn)后采集所述檢校場(chǎng)影像中的控制點(diǎn)中心坐標(biāo)，形成兩萬(wàn)個(gè)以上的有效觀測(cè)量；

以光束法平差計(jì)算得到包含實(shí)際焦距、內(nèi)方位元素和畸變參數(shù)值的模型參數(shù)；

利用預(yù)先設(shè)置的畸變糾正軟件讀取模型參數(shù)，對(duì)所述檢校場(chǎng)影像進(jìn)行畸變差改正，得到檢校場(chǎng)改正影像；

將所述檢校場(chǎng)改正影像導(dǎo)入到Australis軟件，以光束法平差計(jì)算得到畸變改正后的模型參數(shù)，所述模型參數(shù)為相機(jī)畸變參數(shù)。

結(jié)合第一方面的第二種實(shí)施方式，在第一方面的第三種實(shí)施方式中，所述以光束法平差計(jì)算得到包含實(shí)際焦距、內(nèi)方位元素和畸變參數(shù)值的模型參數(shù)包括：