數(shù)碼相機檢校創(chuàng)新實驗

1、數(shù)碼相機檢校創(chuàng)新實驗一、實驗?zāi)康?、利用控制場內(nèi)的三維控制點坐標，通過多片空間后方交會，解求相機主 距、相片的內(nèi)、外方位元素及鏡頭的畸變參數(shù)。2、通過學(xué)習(xí) VC、 C#或 Matlab 編程，了解并掌握普通數(shù)碼相機檢校軟件的 編制方法。3、拓寬思路，學(xué)會通過相機的檢校方法，進一步加深對共線方程在相機檢 校、光束法區(qū)域網(wǎng)平差、前 后方交會等方面的理解，提高動手動腦能力。二、實驗條件1、高分辨率數(shù)碼相機一臺；2、計算機一臺；三、實驗原理3.1 標志點定位 人工標志是進行數(shù)字攝影測量的重要輔助工具， 對人工標志中心進行高精度 定位是提高測量精度的主要方法。 影像上人工標志的定位可以采用兩種方式， 一

2、 是鼠標選取定位方式，其定位精度可以達到 . 像素；二是采用計算機圖像處 理技術(shù)進行標志的自動定位， 可以達到亞像素精度， 主要方法有灰度重心法和邊 界擬合法。3.2 同名點匹配影像匹配的目的是尋找物方點在不同影像上的相應(yīng)像點， 再通過同名點的多 條光線進行前方交會，即可實現(xiàn)物方坐標的精確定位控制場內(nèi)布滿人工標志， 這些人工標志相同， 只是貼了一些編號作為標志的 代碼，當空間三維場景被投影為二維圖像時， 人工標志點在不同視點下的影像投 影的相對位置發(fā)生了變化。 同名點的匹配可以采用兩種方式， 一是，在多張影像 上人工選取同名點； 二是采用影像相關(guān)原理實現(xiàn)標志點的自動匹配， 由于控制場 中采用的

3、是回光反射材料作為人工標志， 各標志的圖像具有基本一致的灰度分布 規(guī)律，因此需加入同名像點間的空間幾何關(guān)系作為約束， 可能基本實現(xiàn)同名標志 點的自動匹配。3.3 核線約束核線約束是解決同名點匹配的重要約束條件。 根據(jù)核線幾何原理可知， 如果 已知某物方點在一張像片上的像點， 則該像點在其它像片上的相應(yīng)像點一定在其 相應(yīng)的核線上， 即同名點必定在同名核線上。 如果已知定向參數(shù)的準確值或概略 值，則相應(yīng)核線就可以計算出來。 定向參數(shù)的求解可以空間后方交會來反算， 當 沒有控制點時， 也可以通過相對定向解求像片的相對方位關(guān)系。 實際中， 由于相 機的內(nèi)外方位元素和像點坐標等均有誤差， 實際的同名像點

4、通常會偏離計算核線 一定的距離， 由于使用的是離散的人工標志， 可以設(shè)置凡是到相應(yīng)核線的距離小 于某一閾值的所有標志的像點均為候選相應(yīng)像點?；诤司€約束的匹配過程分兩步進行： 首先經(jīng)初匹配確定初始匹配像點， 然 后精確匹配確定唯一的同名像點， 可以通過增加不同視點的像片， 來減小誤匹配 概率，同時，也會降低對定向參數(shù)精確程度的要求。3.4 多片空間后方交會 空間后方交會是已知若干像點的像空間坐標和相應(yīng)的地面點的地面測量坐 標（或攝影測量坐標） ，解求相應(yīng)攝影光束的外方位元素，可以采用共線條件方 程式作為數(shù)學(xué)模型使用多張像片的空間后方交會可以增加幾何約束條件和觀測值， 減弱內(nèi)方位 元素與外方位元

5、素的強相關(guān)， 尤其是提高主點的位置精度， 保證檢校結(jié)果的穩(wěn)定 性和可靠性。多片空間后方交會的原理與單片空間后方交會的原理一致， 但多片空間后方 交會是利用在不同位置拍攝的多張影像， 由于各影像在同一主距條件下拍攝， 因 而解算的各片的外方位元素不同，而內(nèi)方位元素和畸變參數(shù)被認為相同。因此， 他們的根本區(qū)別在于多片空間后交是用多張影像共同解算相機的內(nèi)方位元素和 畸變參數(shù)。四、相機檢校實驗步驟4.1 實驗數(shù)據(jù)準備(1) 獲取控制點三維坐標采用全站儀組建三維工業(yè)測量系統(tǒng)，獲取高精度的控制點三維坐標， 2-3 年 復(fù)測一次。(2) 拍攝控制場影像從不同位置上拍攝控制場影像， 獲取清晰的高質(zhì)量影像， 并應(yīng)使控制點盡量 滿幅。(3) 影像像點坐標量算4.2 相機檢校程序編寫(1) 有條件和基礎(chǔ)的情況下，編寫標志點提取程序和基于核線約束的標志點 匹配程序；(2) 編寫基于多片空間后方交會的相機檢校軟件。4.3 精度檢驗根據(jù)相機檢校結(jié)果，利用前方交會進行精度驗算，方式可采用計算三維