一种数字摄影测量相机的内方位参数测量方法技术

本发明专利技术涉及一种航空摄影测量技术，尤其是涉及一种数字摄影测量相机的内方位参数测量方法。其主要是解决现有技术所存在的数字测量相机的像坐标为像素位置，一般图像传感器很小，且为防止灰尘损坏与相机固定不可随便拆卸，这样就无法在焦平面放置玻璃格网板，标准方法无法使用等的技术问题。本发明专利技术是通过拍摄目标点并且利用方程组解算确定摄影测量相机内方位参数的方法，通过对多个物点坐标和像点坐标的测定，利用迭代方法求解出使得像点坐标畸变差均方差之和最小的外方位参数，从而确定内方位参数。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种航空摄影测量技术，尤其是涉及一种数字摄影测量相机 的内方位参数测量方法。
技术介绍
摄影测量相机的内方位参数有三个，是焦距/,主点坐标x。、 a，内方位参数是确定摄影测量相机系统的中心投影关系的必要参数，其测量精度直接决 定了今后摄影测量系统的精度。传统的方法采用如图1所示的玻璃格网板，放在相机焦平面上，格网板 的点位置坐标精密测定。先用自准直平行光管调整摆放好镜头，再转动镜头，用精密测角仪测量对应十字点对应的角度值y 、 a 、 P ，如图3，测试在8个方向或者更多方向进行，具体设备安装如图2得到一组各方向的对应关系。内方位元素和畸变差按以下公式组计算 <formula>formula see original document page 5</formula><formula>formula see original document page 5</formula><formula>formula see original document page 6</formula>式中"力、凡("1，2，…,"，下同)—-望远镜在n方向以FC为中点向右和向左瞄准各网格交点影像时的水平角，(°)(')("); 、A--望远镜在:Ky方向以FC为中点向右和向左瞄准各网格交点影像时的水平角，(°)(')(");《,一像主点与FC点间在xx方向上的夹角，弧度；《,一像主点与FC点间在^方向上的夹角，弧度；《,，…各《,经平差后得到的最或然值，弧度；^,-各 经平差后得到的最或然值，弧度；L、 A,—分别为FC点在xx方向上向右和向左至相同距离格网交点的距离贵 mm;&,、 -分别为FC点在w方向上向右和向左至相同距离格网交点的距离，mm;几、4—分别为xx方向和"方向上的主距值，mm;/4--航摄仪检定主距，mm;A 、 6-—分别为自准直主点与FC点之间在xc方向和w方向上的夹角.，(o)(')(");x。、 y。—-自准直主点坐标值，mm;x。,、 a—每测一组 、a,、 、a,所对应的主点坐标，mm;x。、经平差后得到的最佳对称主点坐标，mm;△w、 △ 、 分别为经平差计算后求得的在xx方向和w方向上的畸变差，mm。因为数字测量相机的像坐标为像素位置， 一般图像传感器很小，且为防止灰尘损坏与相机固定不可随便拆卸，这样就无法在焦平面放置玻璃格网板，标准方法无法使用。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题是提供，其主要是解决现有技术所存在的数字测量相机的像坐标为像素位置， 一般图像传感器很小，且为防止灰尘损坏与相机固定不可随便拆卸，这样就无法在焦平面放置玻璃格网板，标准方法无法使用等的技术问题。本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的本专利技术的，其特征在于a.在目标点摆放成矩阵排列的n个平行光管，调整数字相机的位置和角度，使得它能够拍到全部的平行光管，利用经纬仪精密测定所有平行光管的空间角，得到一组参数(F;,A —V为目标点垂直角测量值，H为目标点水平角测量值，然后拍摄图像；b.将空间角参数转化为空间坐标，转换公式为Z,=//*tan(《)，《=/^tan(。，《=-/f，其中/f为设置的一个常数，为相机中心点距成像平面的垂直距离，^,//,.均为弧度制；c.计算数字相机的内方位参数，内方位参数(/，^j;。)方程为H0+Ax = -/*fli*(")+"(y —"0+A"-/*fl2*(U,) + V(W) + c2*(Z-Zf)式中Ax， Ay由于很小，近似为0; (X,，i;，ZJ为摄影中心的空间坐标；A,a2,a3A，62，63,q，C2，C3的表达式分别如下A = cos一cosk —sin^>*sino*sin;i:a2 = —cosp*sinAr — sinp*sin *cosA:^ = cos 6) * sin a:62 = cos o * cos /c63 = —sinw=sin^>*cos/c+ cos^ *sin<y*sin/rc2 =—sinp*sinK + cosp*sin0*sinxrc3 = cos一coso其中co、 4>、 k、 Ax、 Ay、 f各代表什么。对于N个点可以列2N个共线条件方程式，其是描述像点、投影中心点以及物方点应位于一条直线上的一种条件方程式。整理后如下<formula>formula see original document page 0</formula>7、* (fl3 *- o+63 * (i; -1;)+c3 * (z - zj凡*03 *(z -+63 *(i;—rs)+c3 *(z — zs) 乂利用数学方法求解出(/，:c。，w)即为数字相机的内方位参数。本专利技术首先获取目标点的物点坐标以及拍摄的像点坐标。设定一个初始的外方位元素(P，w,0，利用物点坐标和像点坐标求出内方位元素(/，:c。，j;。)。利用迭代使得像点坐标畸变差均方差之和最小的方法求出精确的外方位兀素(伊,6 ,a:)。利用所求外方位元素求得最终的内方位元素(/,x。，y。)。平行光管作为光源可在摆放架上调整各个角度，以适应不同的拍摄需要。平行光管可以排列成5X5的矩阵形式，为使测量数值更加精确，平行光管的数量也可以大于5X5。作为优选，所述的将步骤3得出的内方位参数以及物点坐标、像点坐标通过迭代的方法求解出外方位参数，其迭代收敛，逐步得到最优值，最优结果的评价标准是将所得到的外方位参数使得所有像点坐标畸变差均方差之和最小。作为优选，所述的计算畸变差均方差之和时，利用即时的外方位参数计算内方位中心点参数K，j。)。作为优选，所述的利用所求得的外方位参数(P,w,"及物点坐标、像点坐标反带回上面的共线方程式，求解得到内方位参数(/，;c。,y。)。本专利技术是通过迭代使得像点坐标畸变差均方差之和最小的方法来完成数字相机的内方位参数的测量，其原理为在无法获得相机外方位参数的情况下，就不能通过公式计算得到相机的内方位参数。因此，先给外方位参数设定一初值，通过计算得到一组内方位参数。设这组内方位参数为定值，利用迭代使得像点坐标畸变差均方差之和最小的方法，得到一组比较精确地外方位参数，从而反算得到准确的内方位参数。作为优选，所述的利用内方位参数及相应的外方位参数、物点坐标求得每个测试点的像点理论坐标值，与实际测量值相比较得出所有测试点的像点坐标误差分布。因此，本专利技术具有拍摄物方目标点时，相机不需要改动，可以直接测量计算出内方位参数，降低对测量设备和检测试验条件的要求，同时并不需要主光轴必须与物面自准直操作，可操作性较强等特点。附图说明附图1是现有玻璃格网板的结构示意附图2是现有测量设备的结构示意附图3是现有精密测角仪测量对应十字点的角度计算附图4是本专利技术平行光管的分布附图5是本专利技术用经纬仪精密测定所有平行光管的空间角示意图。具体实施例方式下面通过实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明。实施例本例的，其步骤为a. 参见图4，本专利技术测量设备由数字摄影测量相机、经纬仪、25个均匀摆放的平行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字摄影测量相机的内方位参数测量方法，其特征在于：　ａ．在目标点摆放成矩阵排列的ｎ个平行光管，调整数字相机的位置和角度，使得它能够拍到全部的平行光管，利用经纬仪精密测定所有平行光管的空间角，得到一组参数（Ｖ↓［１］，Ｈ↓［１］－－ Ｖ↓［ｎ］，Ｈ↓［ｎ］），Ｖ为各目标点的垂直角测量值，Ｈ为各目标点的水平角测量值，然后拍摄图像；　ｂ．将空间角参数转化为空间坐标，转换公式为：Ｘ↓［ｉ］＝Ｈ＊ｔａｎ（Ｈ↓［ｉ］），Ｙ↓［ｉ］＝Ｈ＊ｔａｎ（Ｖ↓［ｉ］），Ｚ↓［ｉ］＝－Ｈ ，其中Ｈ为设置的一个常数，为相机中心点距成像平面的垂直距离，Ｖ↓［ｉ］，Ｈ↓［ｉ］均为弧度制；　ｃ．计算数字相机的内方位参数，内方位参数（ｆ，ｘ↓［０］，ｙ↓［０］）方程为：　＊＊＊　式中Δｘ，Δｙ由于很小，近似为０；（Ｘ ↓［ｓ］，Ｙ↓［ｓ］，Ｚ↓［ｓ］）为摄影中心的空间坐标；ａ↓［１］，ａ↓［２］，ａ↓［３］，ｂ↓［１］，ｂ↓［２］，ｂ↓［３］，ｃ↓［１］，ｃ↓［２］，ｃ↓［３］的表达式分别如下：　ａ↓［１］＝ｃｏｓφ＊ｃｏｓκ－ｓｉｎφ＊ｓｉｎω＊ ｓｉｎκ　ａ↓［２］＝－ｃｏｓφ＊ｓｉｎκ－ｓｉｎφ＊ｓｉｎω＊ｃｏｓκ　ａ↓［３］＝－ｓｉｎφ＊ｃｏｓω　ｂ↓［１］＝ｃｏｓω＊ｓｉｎκ　ｂ↓［２］＝ｃｏｓω＊ｃｏｓκ　ｂ↓［３］＝－ｓｉｎω　ｃ↓［１ ］＝ｓｉｎφ＊ｃｏｓκ＋ｃｏｓφ＊ｓｉｎω＊ｓｉｎκ　ｃ↓［２］＝－ｓｉｎφ＊ｓｉｎκ＋ｃｏｓφ＊ｓｉｎω＊ｓｉｎκ　ｃ↓［３］＝ｃｏｓφ＊ｃｏｓω　其中ω、φ、κ、Δｘ、Δｙ、ｆ各代表什么。　对于Ｎ个点可以列２Ｎ个 共线条件方程式，其是描述像点、投影中心点以及物方点应位于一条直线上的一种条件方程式。整理后如下：　＊＊＊　利用数学方法求解出（ｆ，ｘ↓［０］，ｙ↓［０］）即为数字相机的内方位参数。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周盛民，
申请(专利权)人：浙江悍马光电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：86[]