一种应用3 个控制点获取地面定点多片3D 摄影外方位元素的算法制造技术

本发明专利技术公开了一种应用3个控制点获取地面定点多片3D摄影外方位元素的算法。该技术是在地面立体摄影测量中，相隔一定距离的两摄站点S1、S2上分别安置检校过的摄影相机，两站点上相机进行任意摄影，S1站点相机方位角每隔β1度摄影一次共摄影N1张像片，S2站点每隔β2度摄影一次共摄影N2张像片，保证旋转摄影时两相邻像片间重叠区≥2°；在S1、S2站点借助至少三个控制点，解算两站点第一张像片的6个外方位元素

An algorithm for obtaining exterior orientation elements of ground fixed point multislice 3D photography with 3 control points

The invention discloses an algorithm for obtaining the exterior orientation elements of multi point 3D photography on the ground by using 3 control points. The technology is in the ground stereo photogrammetry, the two photographing stations separated by a certain distance, S1 and S2, are respectively placed on the photographing camera, the camera on the two site is photographed, the azimuth of the S1 site camera is photographed once every beta 1 degrees, and the S2 site takes a total of N2 photographs once every beta 2 degrees, guaranteed to photograph a total of N2 photographs. When rotating photography, the overlap area between two adjacent photographs is more than 2 degrees, and at S1 and S2 stations, with the help of at least three control points, six exterior orientation elements of the first photograph of two stations are calculated.

【技术实现步骤摘要】
一种应用3个控制点获取地面定点多片3D摄影外方位元素的算法一、
本专利技术涉及一种确定地面点多片3D摄影外方位元素的算法，特别是一种应用3个已知地面点坐标的控制点联合解算，获取地面定点多片3D摄影外方位元素的解算方法。二、技术背景从国内外发展现状来看，近年来，摄影测量技术得到了飞速发展，已被应用在了各行各业之中，而其解算模型和方法也是多种多样。到目前为止，摄影测量应用解算模型大部分都是基于共线条件方程形式或变换形式进行像片的解算，而如何确定摄影测量时的外方位元素值是进行摄影测量解算的核心和关键问题。就目前摄影测量外方位元素解算方法来看，都存在着或多或少的缺点和不足，主要体现在：①摄影测量外方位元素的确定需要借助其他工具辅助测定，较为复杂，且精度较低。②解算外方位元素时，需要的控制点数量较多，一般需要6个以上的控制点，外业工作量大。③解算单张像片的外方位元素值较容易实现，但覆盖全区域的所有像片单独解算其外方位元素显得太繁琐。因此，在摄影测量领域，其解算过程中，如何通过算法快速解算出每张像片对应的外方位元素值显得尤为关键。三、专利技术的内容为了克服以上提到的缺点和不足，能够方便、快捷地解算地面点摄影测量的多片外方位元素值，实现快速解算兴趣点物方点坐标值，本专利技术提出一种应用3个控制点获取地面定点多片3D摄影外方位元素的算法。本专利技术的目的是这样的：在地面立体摄影测量中，相隔一定距离的两摄站点S1、S2上分别安置检校过的摄影相机，两站点上相机进行任意摄影，S1站点相机方位角每隔β1度摄影一次共摄影N1张像片，S2站点每隔β2度摄影一次共摄影N2张像片，保证旋转摄影时两相邻像片间重叠区≥2°；在S1、S2站点借助至少不在同一条直线上的三个控制点，解算两站点第一张像片的6个外方位元素在S1、S2站点依两张相邻像片间交叉重叠部分选择2～3个同名像点，解算其地面点坐标作为下一张像片的控制点，进而可解算出下一张像片的外方位角量元素，同理，可解算出N张像片的外方位元素值，实现像片视场范围内任意兴趣点位物方坐标的解算。本项专利技术与现有传统方法相比具有以下优点：(1)外方位元素的解算无需借助其他仪器辅助测量，只需借助少量控制点就能轻松确定像片外方位元素值；(2)两站点各自像片中只需要3个以上的控制点，就能方便的解算出外方位元素值；(3)多张像片外方位元素的解算无需一张一张的解算，只需应用第一张像片中的3个以上控制点，就能实现其余所有像片外方位元素的解算。四、附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1应用3个控制点获取地面定点多片3D摄影外方位元素像对摄影示意图；其中，A、B、C代表控制点位置，S1、S2代表两摄影站点位置，(1,2,3，…,N1)和(1,2,3，…,N2)代表两站点摄影的像片数量。五、具体实施方式：一种应用3个控制点获取地面定点多片3D摄影外方位元素的解算方法与现有的摄影测量外方位元素解算方法相比，在解算模型和实现方法上作了较大的改进和创新，具体是：⑴如图1所示，在相隔一定距离的两摄站点S1、S2上分别安置摄影相机(相机均已检校，其内方位元素均已知)，两摄影相机能定点360°自由旋转和任意角度制动；⑵在S1站点水平方向每隔β1度摄影一次，环绕一圈摄影N1张像片，保证旋转摄影时两相邻像片间重叠区≥2°；在S2站点水平方向每隔β2度摄影一次，环绕一圈摄影N2张像片，保证旋转摄影时两相邻像片间重叠区≥2°。⑶开始摄影时，保证S1、S2两摄影站点各自摄影的第一张像片中至少有三个同一条直线上的控制点，其坐标(Xi,Yi,Zi)(i＝1,2,3)已知；利用数学模型①其中，(xi,yi)为控制点对应的像方坐标，f为摄影相机的焦距，(ai,bi,ci)为由摄影外方位角量元素确定的旋转矩阵元素，(XS,YS,ZS)为摄影站点的外方位线量元素，配合至少三个控制点的像方坐标(xi,yi)和物方坐标(Xi,Yi,Zi)，确定设站点的6个外方位元素值；总共6个未知数联立6个方程，可求得设站点第一张像片的外方位元素值。⑷已知第一张像片的内方位元素(xi,yi,f)外方位元素值之后，就确定了两站点两张像片的共线条件方程式，通过空间前方交会可求得立体像对重叠区域内任意像点对应的物方空间坐标；⑸依第一张像片与第二张像片交叉重叠区域选择2～3个同名像点，利用两站点各自第一张像片立体像对解算出同名像点的地面点坐标，作为下一张像片的控制点；借助2～3个控制点坐标，利用空间后方交会法，解算出各自第二张像片的外方位角量元素ω2,κ2和ω′2,κ′2；⑹同理，解算出N张像片的外方位元素值，实现像片视场范围内任意兴趣点位物方坐标的解算。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用3个控制点获取地面定点多片3D摄影外方位元素的算法，其特征是：在相隔一定距离的两摄站点S1、S2上分别安置摄影相机(均已检校，其内方位元素均已知)，其中，两摄影相机能定点360°自由旋转和任意角度制动；在S1站点水平方向每隔β1度摄影一次，环绕一圈摄影N1张像片，保证旋转摄影时两相邻像片间重叠区≥2°；在S2站点水平方向每隔β2度摄影一次，环绕一圈摄影N2张像片，保证旋转摄影时两相邻像片间重叠区≥2°。

【技术特征摘要】
1.一种应用3个控制点获取地面定点多片3D摄影外方位元素的算法，其特征是：在相隔一定距离的两摄站点S1、S2上分别安置摄影相机(均已检校，其内方位元素均已知)，其中，两摄影相机能定点360°自由旋转和任意角度制动；在S1站点水平方向每隔β1度摄影一次，环绕一圈摄影N1张像片，保证旋转摄影时两相邻像片间重叠区≥2°；在S2站点水平方向每隔β2度摄影一次，环绕一圈摄影N2张像片，保证旋转摄影时两相邻像片间重叠区≥2°。2.依据权利要求1一种应用3个控制点获取地面定点多片3D摄影外方位元素的算法，其特征是：开始摄影时，保证S1、S2两摄影站点各自摄影的第一张像片中至少有不在同一条直线上的三个控制点，其坐标(Xi,Yi,Zi)(i＝1,2,3)已知；利用数学模型①其中，(xi,yi)为控制点对应的像方坐标，f为摄影相机的焦距，(ai,bi,ci)为由摄影外方位...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯仲科，刘金成，邱梓轩，
申请(专利权)人：北京林业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11