[發(fā)明專利]一種多鏡頭多探測器航空相機單中心投影轉(zhuǎn)換方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201611045928.7 | 申請日： | 2016-11-22 |
| 公開（公告）號： | CN106643669B | 公開（公告）日： | 2018-10-19 |
| 發(fā)明（設計）人： | 姚娜;林招榮;尚志鳴;鐘燦;劉秀;王麗;王哲;李冰;李林鵬 | 申請（專利權(quán)）人： | 北京空間機電研究所 |
| 主分類號： | G01C11/04 | 分類號： | G01C11/04;G06T3/20 |
| 代理公司： | 中國航天科技專利中心 11009 | 代理人： | 陳鵬 |
| 地址： | 100076 北京市豐*** | 國省代碼： | 北京;11 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 多探測器 多鏡頭 單中心 動態(tài)飛行 方位元素 航空相機 數(shù)學模型 投影轉(zhuǎn)換 影像 像空間坐標系 最小二乘平差 多鏡頭相機 方位變化 方位關(guān)系 畸變參數(shù) 快速匹配 誤差方程 虛擬影像 影像重疊 最小原則 點坐標 短基線 拼接式 逐點法 求解 迭代 檢校 面陣 自檢 測繪 投影 相機 虛擬 航空 聯(lián)合 統(tǒng)一 | ||
一種多鏡頭多探測器航空相機單中心投影轉(zhuǎn)換方法，1)建立具有統(tǒng)一基準的虛擬像空間坐標系；2)建立反映多鏡頭相機之間、多探測器之間相對方位關(guān)系的數(shù)學模型；3)通過靜態(tài)幾何檢校解求多鏡頭、多探測器的聯(lián)合方位元素與畸變參數(shù)；4)建立顧及多探測器影像在動態(tài)飛行時相對方位變化的數(shù)學模型；5)通過短基線影像快速匹配獲取多探測器影像重疊區(qū)的同名點；6)根據(jù)同名點坐標誤差最小原則建立自檢校誤差方程；7)逐點法化并根據(jù)最小二乘平差原理完成迭代求解，獲得動態(tài)飛行時精確的相對方位元素。本發(fā)明方法可普遍適用多鏡頭多探測器面陣拼接式航空測繪相機的等效單中心投影虛擬影像生成。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于航空光學遙感技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種多鏡頭多探測器拼接式航空測繪相機由多中心投影向等效單中心投影轉(zhuǎn)換的方法。
背景技術(shù)
大幅面、大視場、高像元分辨率的面陣相機是攝影測量領(lǐng)域成像傳感器的必然發(fā)展方向。但受限于單個大幅面CCD\CMOS器件的技術(shù)瓶頸與高昂成本，采用多鏡頭多探測器組合拼接構(gòu)造等效大幅面?zhèn)鞲衅髅骊嚤愠蔀橐环N主流方式。
多鏡頭多探測器拼接構(gòu)造面陣航空測繪相機的核心問題是如何將成像時的多中心投影歸化為由一個等效單中心投影構(gòu)象。現(xiàn)有航空測繪相機的面陣拼接成像技術(shù)至少存在兩方面不足：一方面，甚少公開上述核心問題，未能明確多中心投影轉(zhuǎn)單中心投影的各流程環(huán)節(jié)；另一方面，鮮少解答多中心投影向等效單中心投影轉(zhuǎn)換的精度控制問題，未能明確拼接模型對等效虛擬影像拼接精度造成的影響。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，針對多鏡頭、多探測器拼接式航空測繪相機因內(nèi)、外視場混合拼接所造成多中心投影的客觀問題，提供了一種多鏡頭多探測器航空相機單中心投影轉(zhuǎn)換方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種多鏡頭多探測器航空相機單中心投影轉(zhuǎn)換方法，步驟如下：
(1)從多鏡頭相機、多探測器中選擇基準相機和基準探測器，根據(jù)基準探測器影像建立基準像平面坐標系和基準像空間坐標系，進一步選定虛擬單投影中心并構(gòu)建虛擬像空間坐標系；
(2)根據(jù)步驟(1)，基于三維直角坐標變換，利用公共地物點地面坐標建立反映多鏡頭相機之間、多探測器之間相對方位關(guān)系的嚴密數(shù)學模型，進一步建立各鏡頭、各探測器像空間坐標系向虛擬像空間坐標系轉(zhuǎn)換的數(shù)學模型；
(3)通過高精度三維控制場檢校多鏡頭、多探測器的聯(lián)合方位元素與畸變系數(shù)；
(4)根據(jù)步驟(2)建立的數(shù)學模型進行公式整理得到各探測器影像到虛擬像平面的像點轉(zhuǎn)換公式，將像點坐標表示為相對外方位元素的函數(shù)，按泰勒公式展開并保留至小值一次項，完成建立顧及各鏡頭、各探測器影像在動態(tài)飛行時相對方位變化的數(shù)學模型；
(5)根據(jù)步驟(3)，完成各鏡頭內(nèi)各探測器影像的幾何校正，通過裁切探測器影像重疊區(qū)加速同名點匹配，并通過SIFT特征提取、精化匹配點、粗差剔除過程實現(xiàn)短基線影像的快速高精度匹配，獲取多探測器影像重疊區(qū)的同名點；
(6)根據(jù)步驟(4)，以同名點坐標誤差最小原則建立自檢校誤差方程；
(7)根據(jù)步驟(3)、(5)和(6)，逐點法化并根據(jù)最小二乘平差原理完成迭代求解，進而將相對方位元素初值與迭代結(jié)果累加，獲得動態(tài)飛行時精確的相對方位元素，完成多中心投影向等效單中心投影的轉(zhuǎn)換。
所述步驟(1)中建立基準像平面坐標系的具體方法為：
(11)選擇多鏡頭多探測器中心視場所含的中心探測器作為基準探測器E；
(12)以基準探測器影像的幾何中心點作為像平面坐標系原點o，構(gòu)建右手平面直角坐標系o-xy，作為基準像平面坐標系；
所述步驟(1)中建立基準像空間坐標系的具體方法為：
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