[發(fā)明專利]基于羅德里格矩陣的相機(jī)檢校方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010028104.9
• 申請日: 2020-01-10
• 公開（公告）號: CN111854795A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉明河;賈波;孫新城;馬泉池;韓玉成
• 申請（專利權(quán)）人: 通用技術(shù)集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限公司
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00;G01C11/00
• 代理公司: 濟(jì)南寶宸專利代理事務(wù)所(普通合伙) 37297
• 代理人: 荊向勇

本發(fā)明屬于攝影測量領(lǐng)域，尤其涉及基于羅德里格矩陣的相機(jī)檢校方法。其特征在于：1)基于羅德里格矩陣的檢校外方位元素初值的獲取；2)基于羅德里格矩陣的相機(jī)檢校參數(shù)迭代平差解算。本發(fā)明采用一種基于羅德里格矩陣的相機(jī)檢校方法，可以得到精度較高的檢校初值，并有效的減少平差解算時迭代次數(shù)，并避免了應(yīng)用三角函數(shù)計(jì)算姿態(tài)角的問題。該方法解算出的相機(jī)檢校參數(shù)和采用傳統(tǒng)空間后方交會方法檢校結(jié)果近似相同，可知本發(fā)明有較高檢校精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于羅德里格矩陣的相機(jī)檢校方法，屬于攝影測量領(lǐng)域。

技術(shù)背景

攝影測量中，高精度的相機(jī)參數(shù)是測繪成果質(zhì)量的保障。因此測量前應(yīng)對相機(jī)進(jìn)行檢校 以獲取高精度相機(jī)參數(shù)。而在采用空間后方交會的相機(jī)檢校方法時，如何獲取精度較高的影 像外方位初值，是檢校的關(guān)鍵性問題。另外，在近景攝影中，由于姿態(tài)角的任意取值，為姿 態(tài)角的解算帶來了一定困難。針對以上問題，本發(fā)明提出一種基于羅德里格矩陣的相機(jī)檢校 方法，可簡單、有效的解決空間后方交會的相機(jī)檢校方法中初值獲取問題，并在迭代求解中 避免了姿態(tài)角的三角函數(shù)的解算。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對以上問題，提供一種能簡單、有效、且精度較高的相機(jī)檢校方法。

其技術(shù)方案為：

一種基于羅德里格矩陣的相機(jī)檢校方法，其特征在于采用以下步驟：

1)檢校元素初值的獲取。假設(shè)有m個控制點(diǎn)，坐標(biāo)分別為(X_i,Y_i,Z_i)，i＝1,2Lm。其在影像上對應(yīng)的像點(diǎn)坐標(biāo)分別為(x_i,y_i)，則由共線條件方程可得如下3m個方程：

式中λ為尺度參數(shù)，R為旋轉(zhuǎn)矩陣，X_s，Y_s，Z_s為平移參數(shù)。選取近似在同一平面上且相鄰兩控制點(diǎn)，認(rèn)為其尺度參數(shù)近似相等，對應(yīng)共線方程相減可消去平移參數(shù)：

將(2)式轉(zhuǎn)置，再與(2)式相乘，考慮到旋轉(zhuǎn)矩陣R為正交矩陣，可得參數(shù)λ的初值：

設(shè)反對稱矩陣其元素a、b、c相互獨(dú)立，旋轉(zhuǎn)矩陣R可采用羅德里格矩陣表達(dá)為R＝(I+S)(I-S)^-1。

考慮到反對稱矩陣S和旋轉(zhuǎn)矩陣的性質(zhì)：

(2)式可改寫為：

展開可得參數(shù)(a,b,c)的線性表達(dá)形式：

式中：ΔX_i＝X_i-X_i-1,ΔY_i＝Y(jié)_i-Y_i-1,ΔZ_i＝Z_i-Z_i-1,Δx_i＝x_i-x_i-1,Δy_i＝y(tǒng)_i-y_i-1。

應(yīng)用最小二乘求解式(6)可得參數(shù)(a,b,c)的初值。

將參數(shù)(a,b,c)和λ_i帶入式(1)，可計(jì)算出(X_S,Y_S,Z_S)初值。

相機(jī)主距f初值可選為相機(jī)焦距，其它參數(shù)初值全部為0。

2)相機(jī)參數(shù)迭代平差解算。