一种超大幅面视场拼接的相机内方位元素与畸变测试方法技术

本发明专利技术公开了一种超大幅面视场拼接的相机内方位元素与畸变测试方法，包括：搭建测试系统，构建出测试光路；利用订制网格玻璃板作为像方几何标准源，测出每个未装焦面组件的子相机的镜头畸变和每个测量点的空间角量；其中，被测相机由若干个子相机拼接组成；安装相机焦面组件，将安装有相机焦面组件的子相机利用空间角量同名点进行位置恢复，被测相机对大口径平行光管发出的点目标进行成像，根据成像结果，确定被测相机的内方位元素与畸变。本发明专利技术所述的测试方法，摆脱了传统精密光电测角法对于测量基准点的依赖，实现了超大幅面视场拼接型航空测绘相机的内方位元素与畸变测试。接型航空测绘相机的内方位元素与畸变测试。接型航空测绘相机的内方位元素与畸变测试。

【技术实现步骤摘要】
一种超大幅面视场拼接的相机内方位元素与畸变测试方法


[0001]本专利技术属于航空测绘相机的实验室几何标定
，尤其涉及一种超大幅面视场拼接的相机内方位元素与畸变测试方法。

技术介绍

[0002]内方位元素是航空测绘相机生产地图产品的重要基础数据，借助内方位元素恢复投影中心与相机之间的相对几何关系是所有摄影测量方法必须经过的一个作业过程。此外，正确恢复摄影时的光束形状还必须获取光学畸变参数。所以，航空测绘相机内方位元素和畸变的高精度测量，对精确完成0
‑
2级图像产品生产并构建等效近似单中心投影虚拟影像至关重要。当前，传输型航空测绘相机内方位元素和畸变的测试主要采用精密光电测角法。但对于采用多组镜头、多组焦面组件，通过视场拼接(尤其对于非中心对称拼接)构成的超大幅面相机来说，传统的精密光电测角法并不完全适用。其原因在于超大幅面相机由多个镜头和多个探测器进行视场拼接来实现超大幅面，多个探测器之间没有共同的探测器像元作为测量基准。鉴于此，需要探索合理可行的方法来实现超大幅面视场拼接的航空测绘相机内方位元素与畸变测试。

技术实现思路

[0003]本专利技术的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种超大幅面视场拼接的相机内方位元素与畸变测试方法，摆脱了传统精密光电测角法对于测量基准点的依赖，实现了超大幅面视场拼接型航空测绘相机的内方位元素与畸变测试。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种超大幅面视场拼接的相机内方位元素与畸变测试方法，包括：
[0005]搭建测试系统，构建出测试光路；其中，测试系统，包括：高精度二维转台、订制网格玻璃板、大口径积分球、光电经纬仪、显微放大摄像系统、大口径平行光管、星点靶标、积分球、隔震地基和相机焦面组件；
[0006]利用订制网格玻璃板作为像方几何标准源，测出每个未装焦面组件的子相机的镜头畸变和每个测量点的空间角量；其中，被测相机由若干个子相机拼接组成；
[0007]安装相机焦面组件，将安装有相机焦面组件的子相机利用空间角量同名点进行位置恢复，被测相机对大口径平行光管发出的点目标进行成像，根据成像结果，确定被测相机的内方位元素与畸变。
[0008]在上述超大幅面视场拼接的相机内方位元素与畸变测试方法中，订制网格玻璃板上设置有若干个十字丝，十字丝在订制网格玻璃板上按照设定规则排布：十字丝在订制网格玻璃板上按照0
°
、45
°
、90
°
和135
°
方向呈米字型排布，位于订制网格玻璃板中心的十字丝记为中心十字丝O。
[0009]在上述超大幅面视场拼接的相机内方位元素与畸变测试方法中，被测相机，包括：第1子相机、第2子相机、第3子相机和第4子相机；其中，第1子相机、第2子相机、第3子相机和
第4子相机拼接构成被测相机。
[0010]在上述超大幅面视场拼接的相机内方位元素与畸变测试方法中，搭建测试系统，包括：
[0011]将高精度二维转台、光电经纬仪和大口径平行光管依次架设在隔震地基上；其中，光电经纬仪架设在高精度二维转台旋转空间以外，位于高精度二维转台和大口径平行光管之间；
[0012]架设显微放大摄像系统；其中，显微放大摄像系统的显微镜头组件位于光电经纬仪的目镜处，用于对光电经纬仪的测量目标进行显微放大，并将放大后的测量目标显示在显微放大摄像系统的显示器屏幕上。
[0013]在上述超大幅面视场拼接的相机内方位元素与畸变测试方法中，利用订制网格玻璃板作为像方几何标准源，测出每个未装焦面组件的子相机的镜头畸变和每个测量点的空间角量，包括：
[0014]S20，将被测相机安装在高精度二维转台的台面上，并调整被测相机的入瞳平面的竖直中心与高精度二维转台的水平旋转轴重合；
[0015]S21，利用光电经纬仪，通过调整高精度二维转台将被测相机的光学基准与大口径平行光管的视轴调平行，将光电经纬仪水平角度置为0，记录光电经纬仪的水平角和俯仰角读数并保持光电经纬仪的状态不动；
[0016]S22，在第1子相机的焦面组件位置处安装订制网格玻璃板；将大口径积分球安装在高精度二维转台的台面上，大口径积分球位于订制网格玻璃板远离被测相机的一侧；用大口径积分球从被测相机背部将订制网格玻璃板照亮；
[0017]S23，用光电经纬仪瞄准订制网格玻璃板的中心十字丝O，调整订制网格玻璃板的空间位置，使光电经纬仪的十字叉丝与订制网格玻璃板的中心十字丝对齐；
[0018]S24，水平转动高精度二维转台，使被测相机在最大视场范围内可观测到的订制网格玻璃板上的十字丝均能通过光电经纬仪的目镜被观察到，进一步调整订制网格玻璃板的空间位置，使通过光电经纬仪的目镜后观测到的十字丝均清晰可辨，同时在调整过程中保证光电经纬仪的十字叉丝与订制网格玻璃板的中心十字丝对齐；
[0019]S25，调整高精度二维转台，使得通过光电经纬仪和显微放大摄像系统依次瞄准订制网格玻璃板上0
°
方向上的每个十字丝，记录瞄准到0
°
方向上的每个十字丝时高精度二维转台的水平角度和俯仰角度，并计算出0
°
方向上的每个十字丝相对于中心十字丝的水平角度和俯仰角度；
[0020]S26，将被测相机顺时针翻转45
°
，重复步骤S21～S25，计算出135
°
方向上的每个十字丝相对于中心十字丝的水平角度和俯仰角度；
[0021]S27，将被测相机顺时针翻转90
°
，重复步骤S21
‑
S25，计算出90
°
方向上的每个十字丝相对于中心十字丝的水平角度和俯仰角度；
[0022]S28，将被测相机顺时针翻转135
°
，重复步骤S21
‑
S25，计算出45
°
方向上的每个十字丝相对于中心十字丝的水平角度和俯仰角度；至此，完成第1子相机对订制网格玻璃板上每个十字丝的遍历；
[0023]S29，根据由步骤S25、步骤S26、步骤S27和步骤S28得到0
°
方向、135
°
方向、90
°
方向和45
°
方向上的每个十字丝相对于中心十字丝的水平角度和俯仰角度，利用精密测角算法，
分别计算出第1子相机在0
°
、45
°
、90
°
、135
°
测试状态下的主距和在每个测试状态下订制网格玻璃板上每个十字丝对应的第1子相机的畸变；将每个测试状态下的主距进行平均，得到第1子相机的平均主距；
[0024]S210，拆除安装在第1子相机的焦面组件位置处的订制网格玻璃板，将被测相机恢复到0
°
状态；
[0025]S211，在第2子相机的焦面组件位置处安装订制网格玻璃板，用大口径积分球从被测相机背部将订制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超大幅面视场拼接的相机内方位元素与畸变测试方法，其特征在于，包括：搭建测试系统，构建出测试光路；其中，测试系统，包括：高精度二维转台(1)、订制网格玻璃板(3)、大口径积分球(4)、光电经纬仪(5)、显微放大摄像系统(6)、大口径平行光管(7)、星点靶标(8)、积分球(9)、隔震地基(10)和相机焦面组件(11)；利用订制网格玻璃板(3)作为像方几何标准源，测出每个未装焦面组件的子相机的镜头畸变和每个测量点的空间角量；其中，被测相机(2)由若干个子相机拼接组成；安装相机焦面组件(11)，将安装有相机焦面组件(11)的子相机利用空间角量同名点进行位置恢复，被测相机(2)对大口径平行光管(7)发出的点目标进行成像，根据成像结果，确定被测相机(2)的内方位元素与畸变。2.根据权利要求1所述的超大幅面视场拼接的相机内方位元素与畸变测试方法，其特征在于，订制网格玻璃板(3)上设置有若干个十字丝，十字丝在订制网格玻璃板(3)上按照设定规则排布：十字丝在订制网格玻璃板(3)上按照0
°
、45
°
、90
°
和135
°
方向呈米字型排布，位于订制网格玻璃板(3)中心的十字丝记为中心十字丝O。3.根据权利要求2所述的超大幅面视场拼接的相机内方位元素与畸变测试方法，其特征在于，被测相机(2)，包括：第1子相机(12)、第2子相机(13)、第3子相机(14)和第4子相机(15)；其中，第1子相机(12)、第2子相机(13)、第3子相机(14)和第4子相机(15)拼接构成被测相机(2)。4.根据权利要求3所述的超大幅面视场拼接的相机内方位元素与畸变测试方法，其特征在于，搭建测试系统，包括：将高精度二维转台(1)、光电经纬仪(5)和大口径平行光管(7)依次架设在隔震地基(10)上；其中，光电经纬仪(5)架设在高精度二维转台(1)旋转空间以外，位于高精度二维转台(1)和大口径平行光管(7)之间；架设显微放大摄像系统(6)；其中，显微放大摄像系统(6)的显微镜头组件位于光电经纬仪(5)的目镜处，用于对光电经纬仪(5)的测量目标进行显微放大，并将放大后的测量目标显示在显微放大摄像系统(6)的显示器屏幕上。5.根据权利要求4所述的超大幅面视场拼接的相机内方位元素与畸变测试方法，其特征在于，利用订制网格玻璃板(3)作为像方几何标准源，测出每个未装焦面组件的子相机的镜头畸变和每个测量点的空间角量，包括：S20，将被测相机(2)安装在高精度二维转台(1)的台面上，并调整被测相机(2)的入瞳平面的竖直中心与高精度二维转台(1)的水平旋转轴重合；S21，利用光电经纬仪(5)，通过调整高精度二维转台(1)将被测相机(2)的光学基准与大口径平行光管(7)的视轴调平行，将光电经纬仪(5)水平角度置为0，记录光电经纬仪(5)的水平角和俯仰角读数并保持光电经纬仪(5)的状态不动；S22，在第1子相机(12)的焦面组件位置处安装订制网格玻璃板(3)；将大口径积分球(4)安装在高精度二维转台(1)的台面上，大口径积分球(4)位于订制网格玻璃板(3)远离被测相机(2)的一侧；用大口径积分球(4)从被测相机(2)背部将订制网格玻璃板(3)照亮；S23，用光电经纬仪(5)瞄准订制网格玻璃板(3)的中心十字丝O，调整订制网格玻璃板(3)的空间位置，使光电经纬仪(5)的十字叉丝与订制网格玻璃板(3)的中心十字丝对齐；S24，水平转动高精度二维转台(1)，使被测相机(2)在最大视场范围内可观测到的订制
网格玻璃板(3)上的十字丝均能通过光电经纬仪(5)的目镜被观察到，进一步调整订制网格玻璃板(3)的空间位置，使通过光电经纬仪(5)的目镜后观测到的十字丝均清晰可辨，同时在调整过程中保证光电经纬仪(5)的十字叉丝与订制网格玻璃板(3)的中心十字丝对齐；S25，调整高精度二维转台(1)，使得通过光电经纬仪(5)和显微放大摄像系统(6)依次瞄准订制网格玻璃板(3)上0
°
方向上的每个十字丝，记录瞄准到0
°
方向上的每个十字丝时高精度二维转台(1)的水平角度和俯仰角度，并计算出0
°
方向上的每个十字丝相对于中心十字丝的水平角度和俯仰角度；S26，将被测相机(2)顺时针翻转45
°
，重复步骤S21～S25，计算出135
°
方向上的每个十字丝相对于中心十字丝的水平角度和俯仰角度；S27，将被测相机(2)顺时针翻转90
°
，重复步骤S21
‑
S25，计算出90
°
方向上的每个十字丝相对于中心十字丝的水平角度和俯仰角度；S28，将被测相机(2)顺时针翻转135
°
，重复步骤S21
‑
S25，计算出45
°
方向上的每个十字丝相对于中心十字丝的水平角度和俯仰角度；至此，完成第1子相机(12)对订制网格玻璃板(3)上每个十字丝的遍历；S29，根据由步骤S25、步骤S26、步骤S27和步骤S28得到0
°
方向、135
°
方向、90
°
方向和45
°
方向上的每个十字丝相对于中心十字丝的水平角度和俯仰角度，利用精密测角算法，分别计算出第1子相机(12)在0
°
、45
°
、90
°
、135
°
测试状态下的主距和在每个测试状态下订制网格玻璃板(3)上每个十字丝对应的第1子相机(12)的畸变；将每个测试状态下的主距进行平均，得到第1子相机(12)的平均主距；S210，拆除安装在第1子相机(12)的焦面组件位置处的订制网格玻璃板(3)，将被测相机(2)恢复到0
°
状态；S211，在第2子相机(13)的焦面组件位置处安装订制网格玻璃板(3)，用大口径积分球(4)从被测相机(2)背部将订制网格玻璃板(3)照亮；S212，利用光电经纬仪(5)，通过调整高精度二维转台(1)将被测相机(2)的光学基准与大口径平行光管(7)的视轴调平行，将光电经纬仪(5)水平角度置为0，记录光电经纬仪(5)的水平角和俯仰角读数并保持光电经纬仪(5)的状态不动；S213，重复步骤S23～S28，得到0
°
方向、135
°
方向、90
°
方向和45
°
方向上的每个十字丝相对于中心十字丝的水平角度和俯仰角度，并利用精密测角算法，分别计算出第2子相机(13)在0
°
、45
°
、90
°
、135
°
测试状态下的主距和在每个测试状态下订制网格玻璃板(3)上每个十字丝对应的第2子相机(13)的畸变；将每个测试状态下的主距进行平均，得到第2子相机(13)的平均主距；S214，拆除安装在第2子相机(13)的焦面组件位置处的订制网格玻璃板(3)，将被测相机(2)恢复到0
°
状态；S215，在第3子相机(14)的焦面组件位置处安装订制网格玻璃板(3)，用...

【专利技术属性】
技术研发人员：李重阳，刘秀，钟灿，孙世军，张继友，焦文春，林昭荣，郝言慧，袁胜邦，王春雨，杜国军，岳丽清，
申请(专利权)人：北京空间机电研究所，
类型：发明
国别省市：