一种新型的数码相机室内检校场的建立方法
检校场布设方案分析
检校场布设方案分析检较的基本原理数字航摄仪在安装时要求相机参考坐标系与IMU惯性平台参考坐标系的坐标轴之间精确平行，但是实际上，安装后的IMU与航摄仪总存在着一个微小的角度差，即偏心角(Misalignment Angle)。
同时，由于地球曲率影响以及相机内方位元素中焦距的变化，直接获取的XYZ与采用标定焦距获得的摄影测量3个线元素间会产生线元素分量偏移值，尤其在高程方向该偏移值较明显。
检校场检校就是为了求出IMU与航摄仪之间的偏心角以及线元素分量偏移值。
即在一个有足够数量且精度较高控制点的试验区进行检校飞行，采用空三方法计算出每张像片的外方ϕωκ。
然后通过与DGPS/IMU测量获得的初始位位元素，含投影中心的位置和姿态角(,,)φθψ进行差值计算来求得偏心角及线元素分量偏移值。
置和姿态数据(,,)在不考虑航飞过程中GPS差分精度变化的前提下，只要飞行平台上的数码相机没有被拆卸移动时，其检校场获取的检校值适用于改正所有影像的初始外方位元素，故利用检校场处理获取的偏心角和偏移值对整个摄区范围的初始外方位元素进行改正，得到无系统误差的外方位元素成果，即实现在整个摄区的无(或少)地面控制的航空摄影测量。
检校场布设原则检校场应选择在高大建筑物较少、地面控制点选刺方便、同时易于连接点自动匹配的区域。
检校场布设时应尽量布设在测区内或者在测区附近能够实施野外像控测量的区域，应按照摄区航摄比例尺设置两条相邻的平行航线，每条航线不少于10个像对;航向重叠和旁向重叠分别按65%和30%设计。
检校场布设方案1.检校场航线设计方案检校场航线设计采用十字交叉飞行的方式，航向重叠和旁向重叠可按照常规布设，即旁向30%，航向65%，一般可选取摄区的4条平行航线和2条垂直航线，平行航线和垂直航线采用同一行高，每条航线一般不少于10片。
如图1所示：图1 检较场航线布设示意图2.检校场外控点布设检校场内平高点应选在目标影像清晰、能准确判断点位(平面和高程)、GPS测量施测方便，并在长期飞行中均能在像片上准确识别的地方。
数码相机检校方法总结
数码相机检校方法总结Abstrat:With the popularity of digital cameras, normal digital camera photos are taken to modeling the three-dimensional world , and it is also hot in close-range photogrammetry and computer vision. Digital Camera Calibration is the premise of the three-dimensional reconstruction. As this reason, this paper summarizes several camera calibration methods which are popular currently, and analyzes and make a comparison ,provides a reference for the research work of the digital camera calibration.摘要：随着数码相机的普及，基于一般数码相机所拍摄的相片几何三维建模方兴未艾，是近景摄影测量和计算机立体视觉研究的热点。
而数码相机检校是三维重建的前提。
针对这一情况，本文总结了当前较为流行的几种相机的检校的方法，并对方法进行了比较,为数码相机检校的研究工作提供了参考。
关键词：共线方程；控制场；相机检校；内方位元素；0引言近年来，随着计算机技术的进步和数字图像处理模式识别等学科的不断发展，数字摄影已成为当今研究的主要测量方向，而数字摄影测量的首要任务是获取原始影像。
原始影像的获取装置一般可以分为：民用相机、航空相机和航天相机。
本文主要通过对相机变形的分析，介绍了几种相机的检校方法并重点叙述了其原理。
1相机的成像模型和畸变分析共线条件是中心投影构象的数学基础，也是各种摄影测量处理方法的理论基础，如单像空间后方交会、双像空间前方交会以及光束法区域网平差等一列问题的原理，都是以共线条件作为出发点，只是随着处理问题的具体情况不同，共线条件的表达形式和使用方法也有所不同而已。
摄影测量中基于二维稳健DLT的普通数码相机检校方法
一
态 数 字 影 像 传 感 器 代 替 了 常 规 的 光 机 传 感 器 ，特 别 是
Ｃ Ｄ（ ｈｒｅ Ｃ ｕ ｌｄ Ｄｅｉｅ 传 感 器 的 出 现 。 Ｃ Ｃ Ｃ ａｇ ｏ ｐｅ ｖｃ ） Ｃ Ｄ数 码 相 机 的 广 泛 使 用 使 得 数 字 近 景 摄 影 测 量 对 硬 件 的 依 赖 程 度 大 大 降 低 ， 得 摄 影 测 量 只 需 要 一 台 普 通 数 码 相 机 、 台 使 一 电脑 和相 应 的软件 即可完 成 。 用 于 近 景 摄 影 测 量 的 数 码 相 机 可 归 为 两 类 ，量 测 数
九
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《 湖南水利水电￣ ０ ０ ２ １ 年第 ６ 期
摄 测 基 二 稳 Ｌ 影 量中 于 维 健ＤＴ
普 通数 码 相 机 检 校 方法
黄道明
（ 南 大 学 地 球 科 学 与 信 息 物 理 学 院 长 沙 市 中 中 国 有 色 金 属 Ｓ 业 长 沙 勘 察 设 计 研 究 院 长 沙 市 － ４０８ ； １０ ３ ４ ０ １） １０ １
用 于 量 测 目 的 ． 二 者 所 能 达 到 的 精 度 有 很 大 差 别 。和 量 但
测 数 码相 机 相 比 ． 通数 码相 机 的 内方 位 元 素不 稳 定 ， 普 镜
头的光学畸变差较大 （ 别 是 镜 头 直 径 相 对 较 小 的 相 特
数码相机检校方法及精度评定
有 && 个# 而需要解算参数只有内外方位元素共 (
个#因此直接线性变换系数之间存在一定的相关性#
并非完全独立#所以按直接线性变换模型解算的参
数精度不会很高$
而本文是采用摄影测量的最基本公式共线方程
作为检校使用的数学模型$
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线性化#按每个像控点的像方坐标和物方坐标组成
误差方程式$
收稿日期$%&)*%#*$# 第一作者简介李胜才!&()- +" #男#吉林农安县人#工程师#从事水电工程测量技术及管理工作$
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室内控制场数码相机检校应用于通用航空摄影测量的可行性研究
求解未 知数 ， 为最 小二 乘平 差提供 初值 。 直接 线性变 换是 建立 像点 坐标仪 坐标 和相应 物
点物 方空 间坐标 之 间直接 的线性 关 系 的算 法 。假 设
式 （） １ 中的畸变 改正 均为 ０进 行变 形组 合为 ，
ＸＬｌ ＹＬ２ Ｚ ３＋ Ｌ４＋ ０＋ ０＋ ０＋ ０＋ ＋ ＋ Ｌ ｘ Ｌ９ ｘ Ｌ１ ＋ ｘ Ｘ ＋ Ｙ ｏ ＺＬ１ ＋ ｚ 一 ０， ｌ ０＋ ０＋ ０＋ ０＋ ＸＬ ＋ ＹＬ６ － ７＋ Ｌ８＋ ５ ｑ ｙ ＋ ｙ Ｌ１ ＋ ｙ Ｌ ｌ ４ Ｙ 一 ０ ＸＬ９ Ｙ ｏ Ｚ １－ ． （） ９
ｍ ｘ
０
４ 实验 结 果 分 析
本研 究 采 用数 码 相 机 佳 能 ５ ｒ Ｉ 实 验 Ｄ ＭａｋＩ为
一
一
ｘ 一
，
相机 ， 头焦 距 ３ 镜 ５ｍｍ， 大有 效 像素 约 ２０ 像 最 １０万
・
５ ・ ２
测
绘
工
程
第 ２ 卷 １
， 一
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Ｘ １ ｙｌ ＺＪ ｌ
０ ０
１ Ｙ Ｙ１ ｙ Ｚ１ Ｘ１ １ ｌ
Ｙｌ
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０
０ ｚ２ ２ ｚ２ ｚ２ Ｘ Ｙ２ Ｚ２
ｌ ０ ０ ０
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＋
Ｙｚ
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●
一 ０ ．
（ ０ １）
Ｘ２ ｙ２ Ｚ２ １ ｙ Ｘ２ Ｙ Ｙｚ Ｙ Ｚｚ ｚ ２ ２
非 量测数 码相 机 的检 校 流程 ， 比分 析 室 内及 室外 对 三维控制 场 的检 校 精度 。根 据 实 际 检 校分 析 ， 主要
一种新型的数码相机室内检校场的建立方法
２ ０
・ 京测绘 ・ 北
２０ ０８年第 ２期
一
种新型 的数码相机室 内检校场 的建 立方法
许 磊 ， 留 召 ， 洁 ， 丽 王 余 王
（． １ 武汉大 学， 湖北 武汉 ４ ０ ７ ；． ３０ ９ ２河南理工大 学， 河南 焦作 ４ ４ ０ ； ５ ００ 华南农业大学， 东 广州 ５ ０ ４ ５ 广 １６２ ）
地 分 为两 种 ： 种是 大 型室 外 数码 相 机 检校 场 ， 一 典 型 的检校 场 地 如． Ｄ 一 数 码航 摄 相机 使 用 的 『 ｃ４ Ｘ
检校 场 ；另一 种 是 复杂 的室 内数 码 相机 检 校场 ， 如 武 汉 大 学 遥感 信息 工 程 学 院建 立 的 室 内检校
图 ２ 检 校 场 控 制 点 标 志
ｏ
单位 ： ｍ △
０．０１ ０ ０．０１ ０ ０．０１ ０ ０．０１ ０
考虑到只需获取标志点物方坐标的相对值 ， 采用
相对 坐标 系法 对其 进行 量测 。
差， 利于标志 图像的 自 动识别 ； 反光片保证全站仪
准确获 取标志 点的物 方坐标 。 制作 的标志如 图２ 。
１３ 标 志 点坐标 的获 取 ．
２ 试 验 与 结 果 分 析
的室 内检校 场如 图ｌ 。
和坐标量测 ， 能够重复使用 ）方便数码相机影像 ，
获取后 的预处理 。 预处 理后 的影像 能直 接在 数 使 字 摄影 测量 工作 站 中使 用 。
１ 检 校 场 的 建 立
检 查 和校 准 相 机 的 内方位 元 素 和光 学 畸变 参 数 的过 程在 计算 机 视觉 领 域称 为摄 影 机标 定 ，
的缺 点 （ 检校 场 的标 志 点 易 于取 下 、 次粘 贴 本 再
航空摄影测量数码相机检校场的建立
航空摄影测量数码相机检校场的建立王留召1,2,3,张建霞2,3,4,王宝山2(1.昆明理工大学,云南昆明 690053; 2.河南理工大学,河南焦作 454003; 3.中国测绘科学研究院,北京100039; 4.西安科技大学,陕西西安 710054)摘要:介绍了航空摄影测量数码相机室外检校场的建立方法和工作流程,并提出了检校场建立的新思路.通过实验验证了由此建立的室外相机检校场,能够满足多种航空摄影测量数码相机的检校,精确测定非量测数码相机的内方位元素和光学畸变参数.对非量测数码相机在摄影测量中的应用具有重大的推动作用.关 键 词:航空摄影测量;数码相机;内方位元素;光学畸变参数中图分类号:T U198+.3 文献标识码:A 文章编号:1007O 7332(2006)01O 0046O 040 引 言近年来,数字摄影测量飞速发展,数码相机是获取摄影测量数据的重要设备.过去空间摄影测量采用的胶片相机制造精密,可以准确测定其内方位元素.而数码相机不是专门为摄影测量设计的,内方位元素无法直接测定,也存在较大的光学畸变差.每次摄影测量作业前,都必须对数码相机进行检校[1].因此,建立数码相机检校场来测定其内方位元素和畸变改正系数是非常必要的.1 检校场地的建立1.1 检校软件检校软件采用澳大利亚墨尔本大学编制的Australis 来完成.该软件能够对图像中的标志进行自动识别,并量测其中心像方坐标.提高了像方坐标量测的速度,大大降低了像方坐标量测的工作量.1.2 检校场地的选择检校场地选择的一些要求.¹数码相机在/无穷远0处能获得满幅检校场图像;º由于控制点标志是面状标志,要求相机能够在/无穷远0处的不同高度进行左右拍摄,以削弱面状标志影像中心的偏移误差;»检校场地有一定的层次来布置标志点.根据以上要求,选定某家属楼为要建立的检校场地(见图1).该楼高约30m,有电梯、走廊、墙体和凹槽构成了前后4个层次的立体结构.由于在凹槽内贴标志困难很大,只能利用电梯、走廊、墙体3层.不太理想的是这3个层次的分布不均匀.在该楼的对面35m 左右是5层的办公楼.在办公楼上能够以不同高度进行左右拍摄.焦距为50mm 、CCD 为4K @4K 的相机在办公楼上进行拍摄,能够获得满幅检校图像(见图2).两楼的间距能够使相机处于/无穷远0状态拍摄获得清晰照片.综上所述,该家属楼是一个比较理想的相第25卷第1期2006年2月河南理工大学学报JOU R NAL OF HENAN POL YT ECHN IC U NI VERSIT YVol.25 N o.1F eb.2006y 收稿日期:2005O 05O 17基金项目:河南省科技攻关项目(0524220043)作者简介:王留召(1973O ),男,河南新郑人,实验师,从事数字摄影测量方面的教学与科研工作.E O mail:w lz@机室外检校场地.1.3 控制点标志的选择和制作1.3.1 控制点标志的选择检校场控制点人工标志类型较多(见图3)[2].依据Aus -tralis 软件的功能要求,经过多次实验,最终选定图3(d)标志作为此检校场的控制点标志.标志的大小为直径60m m.1.3.2 利用反射片测量距离可靠性实验为方便测量控制点标志中心坐标,在人工标志的中心粘贴带有十字丝刻划的反射片.由于反射片带有十字丝刻划,其既可用来测量距离又可用来瞄准.反射片尺寸为10m m @10mm.经过实验粘贴反射片不影响Australis 软件对标志图像的自动识别.由于反射片面积很小,为保证观测精度,对反射片和棱镜所测距离进行了对比.实验采用一一对比法,在检校场设置田字形9个观测站.将反射片贴在反射棱镜的贴板上,对棱镜和反射片分别测距.理论上二者的平距完全相等.从实验结果(见表1)来看,在该检校场使用范围内,使用反射片所测距离与使用棱镜一致.1.3.3 标志的制作考虑到标志的长期使用性,标志的材料采用不易腐蚀的铝材.最初,材料表面的黑色采用氧化的办法生成,但经过阳光照射后出现了明显的褪色现象,无法达到长期使用的目的.后采用丝网印刷技术将铝标志印成黑色,经实验结果比较稳定.最后制作完成的标志如图4.1.4 控制点坐标的测定检校场控制点的坐标是利用全站仪极坐标法来测定的.以近似垂直家属楼(检校场)正面方向为x 方向,向上为z 方向,左手系构建独立坐标系.两观测控制点设在办公楼顶.由于测量检校场控制点坐标时,一些点的观测倾角较大,直接采用全站仪坐标测量模式(半测回),测点坐标误差将较大.因此,利用全站仪程序中的斜距测量模式(该模式可以记录测点点名、方向值、倾角和斜距)进行测回法观测.根据其数据格式,编制了计算坐标的程序.这样就提高了坐标测量精度.依此方法,采取重新对中,甲、乙、丙3人各观测1遍,取平均值作为最后成果.至此,整个检校场建立完毕[3].2 基于此检校场的数码相机检校表1 利用棱镜和反射片测量距离比对表 mT ab.1 Compar ison of t he Distances AttainedT hrough Reflectiv e P rism and Reflective Sheet点 位棱 镜反射片差 值a 144.83844.8370.001b 139.22439.2240c 141.75141.7510a 245.44545.4450b 239.14939.150-0.001c 241.68241.683-0.001a 346.07346.075-0.002b 340.68540.6840.001c 343.74343.743在办公楼顶和地面的不同位置对检校场的一定区域进行拍摄.利用Australis 软件量测各标志点中心的像方坐标,利用光束法解算内方位元素和畸变改正参数.经多次不同区域测量,所得各项参数很稳定.为验证所得参数的可靠性,用检校过的相机模拟航空摄影拍摄立体像对,拍摄距离为40m 左右.然后利用检定所得相机47第1期 王留召等:航空摄影测量数码相机检校场的建立48河南理工大学学报(自然科学版)2006年第25卷内方位元素和畸变参数对像片进行重采样[4O6],将采样后的像对在JX4上进行处理.取4个控制点作为绝对定向控制点,其余控制点按碎部点进行采点,结果见表2.表2摄测坐标与全站仪测量坐标比较表T ab.2Compar ison of t he Coordinates Attained by Photogrammetr ic and T otal Stations mm 点号$x$y$z点号$x$y$z点号$x$y$z 211 2.70.0 3.3512 2.3 6.7 3.08150.3-3.3-5.3 2120.0-2.0 2.3513 4.3 1.3-6.0901-0.3 6.0 2.0 213 4.00.0 1.0514 3.30.0 2.3902-0.3 6.3-1.3 214 6.7-1.7-7.0601 2.77.0 1.3903-0.3 3.7-7.7 215 6.3-3.3-4.7602 4.0 5.7 1.79040.3 2.0-9.7 301 1.3 2.0 6.0603 5.5 3.5-9.5905-1.3 1.7-5.3 302 4.7 3.7 2.0604 5.00.5-8.51110-1.0 4.77.3 3037.0 1.3-2.0605 3.0 1.3-4.01112-0.3 2.3-6.7 3048.3 1.3-6.7701 1.77.0 2.71113-2.3 1.3-9.3 401 4.7 4.0 3.77020.7 5.30.31114-6.3 2.30.0 402 3.3 5.3-1.3811-1.0 6.7 1.01210-0.7 3.39.3 403 5.3 2.3-8.7812-0.3 6.7-6.31212-2.3 1.3-4.7 4047.70.0-7.7813-0.3 1.0-6.7405 5.3 1.0-7.3814-0.3-2.7-7.7把全站仪测量的坐标作为真值,利用坐标差根据公式m=?[$$]/n,计算x、y、z的中误差,结果如下m x=?3.8m m,m y=?3.7mm,m z=?5.6mm,点位中误差为m o=?m2x+m2y+m2z=?7.7mm.实验结果表明,用这台已检校的数码相机进行近景或低空摄影测量,完全能够满足测制大比例尺地图的精度要求.同时验证了相机检校的正确性,说明了该检校场的建立是成功的.3结论介绍的大型室外航摄相机检校场建立的新途径,通过多种实验验证了检校场的正确性和可靠性.这种检校场能够方便准确地测定非量测性数码相机的内方位元素和畸变改正参数,对非量测数码相机在近景和低空摄影测量中的应用具有重大的推动作用.参考文献:[1]程效军,胡敏捷.数字相机的检校[J].铁路航测,2001,(4):12O14.[2]张祖勋,张剑清.数字摄影测量学[M].武汉:武汉大学出版社,1997.[3]杨朝辉,李浩,杨林.数码相机可量测化的研制[J].测绘工程,2003,12(2):34O37.[4]冯文灏.工业测量[M].武汉:武汉大学出版社,2004.[5]冯文灏.关于近景摄影机检校的几个问题[J].测绘通报,2000,(10):1O3.[6]魏明果,胡宁杰.基于非量测用数码相机的解析数字摄影测量软件开发[J].三峡大学学报:自然科学版,2004,26(1):19O21.Establishment of the Field U sed to Calibrate A erialPhotogrammetric Digital CameraWANG Liu O zhao 1,2,3,ZH ANG Jian O x ia 2,3,4,WANG Bao O shan 2(1.K unming University of S cience and T echnology ,K un ming 690053,China ;2.Hena n Polytec h nic Univer sity ,Jiaoz uo 454000,China;3.Chinese Academy of S urv eying and M apping,Beij ing 100039,China ;4.Xi .an University of Scie nc e and Technology ,Xi .an 710054,China)Abstract:In the paper,establishment technique and process of the field are expounded w hich are used to calibrate dig ital camera and a new idea is proposed.The ex periments have testified that non O mensuration dig ital camera .s interior orientation element and lens distortion parameters w hich are attained through the field are accuracy .The result w ill benefit for non O mensuration digital camera .s application in photogram -metric.Key words:Aerial photogrammetric;Digital camera;Interior orientation element;Lens distortion pa -rameters(责任编校 李文清)我校获2项2006年河南省杰出人才创新基金项目日前,2006年度河南省杰出人才创新基金评审揭晓,我校获得2项省杰出人才创新基金项目.能源学院陆庭侃教授的/深井大断面复杂几何结构巷道的结构优化和支护技术研究0,机械学院米国发教授的/大型铝合金复杂薄壁构件精密铸造技术及实现0获得2006年度省杰出人才创新基金资助,资助金额分别为35万元.省杰出人才创新基金由省科技厅、省财政厅于2001年联合设立,主要支持省内外高层次科技人员针对我省国民经济、社会发展领域中急需解决的共性、关键技术难题进行研究开发和技术创新,培育和建设一支高素质人才队伍,形成一批对我省经济、社会发展有重大影响的创新性科技成果.(洪振涛)49第1期 王留召等:航空摄影测量数码相机检校场的建立。
普通数码相机三种检校方法的量测精度评价
普通数码相机三种检校方法的量测精度评价陈舒;李浩;黄河【摘要】The traditional calibration method of common digital cameras has many shortcomings > such as unstable calculation of parameters,high requirement for control fields,and difficulties of implementation. This paper analyzes and evaluates the features of three calibration methods by conducting a series of experiments. In general, the most remarkable features are the difficulty of the control field arrangements, calibration calculation stability and measurement accuracy. Comparative results indicate that the calculation stability of the bundle calibration method is not that good,unless under a precise control conditiontthe PTR method can achieve the same accuracy and higher stability; the MSC method can be adopted when under a miniature control field,and its measurement accuracy can also meet the needs of the general quantities.%普通数码相机常用的检校方法存在参数解算不稳定,或对控制场要求高,或实施难度大等不足.本文通过不同拍摄距离下的量测精度对比实验,依据控制场布设难度、检校计算稳定性以及量测应用精度等3方面指标,分析评价普通数码相机3种检校方法的特性.研究结果表明:光束法适用于精密控制条件下的相机检校,但解算的稳定性欠佳；PTR方法的检校精度与光束法相当,且计算稳定性较高；MSC方法适用于小型平面控制下的检校,量测精度能满足一般的工程量测需求.【期刊名称】《遥感信息》【年(卷),期】2012(027)005【总页数】4页(P73-76)【关键词】普通数码相机;检校方法;评价;量测精度【作者】陈舒;李浩;黄河【作者单位】河海大学地球科学与工程学院,南京210098;河海大学地球科学与工程学院,南京210098;浙江省测绘科学技术研究院,杭州310012【正文语种】中文【中图分类】TP791 引言普通数码相机具有灵活、轻便、价格低廉等优点，在近景摄影测量中得到了广泛应用。
数码相机室内三维检校场的精密测量技术_于胜文
测绘科学 Science of Surveying and Mapping
Vol. 37 No. 1 Jan.
数码相机室内三维检校场的精密测量技术
于胜文 ① ，蔡 强 ② ，刘尚国 ①
（ ①山东省基础地理信息与数字化技术重点实验室，山东 青岛 266510 ； ②山东省水利勘测设计院，济南 250013 ） 【摘 要】 针对山东科技大学数码相机室内三维检校场中标志点数量多 、排列较规则的分布情况，本文采用 Axyz / MTM 工业测量系统实现无接触 、高精度、高效率、实时控制的精密观测来取代传统的测量方式，通过测站、 标准 尺摆放位置的优化，获得最佳观测方案，以克服工业测量实践中复杂观测条件下容易导致测量成果不能达到预想 精度的缺点，从而提高整体精度。 【关键词】 三维检校场； 空间前方交会； 相机检校； Axyz / MTM 工业测量系统 【中图分类号】 P258 【文献标识码】 A 【文章编号】 10092307 （ 2012 ） 01015103
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测绘科学
第 37 卷 curvelet transform for fusion of veryhigh resolution multispectral and panchromatic images ［C］ / / Proceedings of the 25th EARSeL Symposium，Porto，Portugal，Millpress Science Publishers，The Netherlands，2006. Carper W J，Lillesand T M，Kiefer R W. The use of IntensityHueSaturation transform for merging SPOT panchromatic and multispectral image data ［ J］ . Photogrammetry Engineering and Remote Sensing. 1990 ， 56 （ 4 ） ： 459467. Edwards K，Davis PA. The use of IntensityHueSaturation transformation for producing color shadedrelief images ［ J］ . Photogrammetry Engineering and Remote Sensing，1994 ，60 （ 11 ） ： 13691374. Candes E J， Demanet L， Donoho D L， Ying L. Fast discrete curvelet transforms ［J］ . Multiscale Model， Simul. 2006 ，5 （ 3 ） ： 861899. Candès E J， Donoho D L. New tight frames of curvelets and optimal representations of objects with C2singularities ［ J］ . Communication on Pure and Application of Math， 2004，57（ 2） . Wald L， Ranchin T， Mangolini M. Fusion of satellite images of different spatial resolutions： Assessing the quality of resulting images ［J］ . Photogrammetry Engi699. neering and Remote Sensing，1997 ，63 （ 6 ） ： 691Wang Z， Bovik A C. A universal image quality index ［G］ / / IEEE Signal Process Letter， 2002 ， 9 （ 3 ） ： 8184.
普通数码相机三种检校方法的量测精度评价
摘要 ： 普通数码相机常用 的检校方法存在参数解 算不稳定 ， 或对 控制场 要求 高， 或实施 难度大 等不足 。本 文
第 ２ ７卷 第 ５ 期 ２１ ０ ２年 １ Ｏ月
遥 感 信 息
ＲＥＭ ０ ＴＥ ＳＥＮＳＩ Ｇ Ｎ Ｆ０ ＲＭ Ａ Ｔ１ Ｎ Ｎ Ｉ ０
Ｖ０． １ ２７。 ＮＯ． ５ ０ ｃ ．， ０１ ｔ ２ ２
普 通数码相机三种检校方法 的量
② Ｚ ｅｉｎ ａ ｅ ｆＳ ｒｅ ｉｇａ ｄＭａ ｐ ｎ Ｈａ ｇ ｈ ｕ３０ １ ） ｈｊａ ｇＡｃｄ ｍｙｏ ｕ ｖｙｎ ｎ ｐ ｉｇ， ｎ ｚ ｏ １ ０ ２
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三维相机检校场标志点图像坐标提取方法
关键词 ： 边缘检测 ； 人工标志点 ； 图像坐标提取 ； 相机 快速标定
中图分类号 ： Ｐ ２ ３ 文 献标 识 码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ６ — ７ ９ ４ ９ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ７ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｏ ｆ ｉ ｍａ ｇ ｅ ｃ ｏ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ａ ｔ ｅ ｓ ｅ ｘ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｒ ｋ ｐ ｏ ｉ ｎｔ ｓ ｉ ｎ
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刘凤英 ， 王 冬 ， 陈天 恩 ， 于 留传
（ 山东科技 大学 测绘科 学与工程 学院， 山 东 青岛 ２ ６ ６ ５ ９ ０ ） 摘 要： 相机检 校是 摄影测量 重要 的工作环节 之一 ， 相机检 校方法 和结果 直接影 响摄 影测量后 处理 的效 率和精 度 。
文 中针对相机标定工作 中存在 的标志点人工提取效 率低等 问题 ， 提出一种 三维相 机检校 场圆形标 志点 图像 坐标提
浅谈航空摄影测量数码相机的检校方法
浅谈航空摄影测量数码相机的检校方法作者：丁帅甫杜巧玲来源：《科技视界》 2015年第17期丁帅甫杜巧玲(郑州方纬测绘技术有限公司，河南郑州 451450)【摘要】通过分析航空摄影中数码相机的误差来源及主流校验方法的比较，讨论了相机检校的目的和数学模型、检校场的建立，并在分析实际检测数据的基础上，完善了控制点的获取效率进而改进了控制点的布设方案，验证相机内参数的可靠性，最后通过实验论证了此方法的高精度性、可靠性与可行性。
【关键词】航空数码相机；检校方法；误差来源；数学模型0 前言近年来，随着CCD技术的发展，数字航空摄影测量已成为航测中研究与应用的热点，其相对于传统胶片有明显的优越性，但航空摄影用数码相机取代胶片式相机成为数字航空摄影测量的关键设备。
传统航测所采用的相机为量测相机，其光学畸变小，它可测定内方位元素，有框标装置，其机械结构稳固，摄影中心相对所拍摄影像的相对位置是经过严格检校的。
但是使用胶片相机不仅价格昂贵，还要用昂贵的仪器对胶片影像数字化，而且胶片动态范围小，故航摄数据质量低，测图周期长，影响了整个行业进步。
目前市场上缺乏测量专用的数码相机，航空摄影测量作业中使用的相机大多是使用高档的商业相机，没有检校出内方位元素，镜头畸变大，为了将数码相机应用于航空摄影测量，关键一步就是对相机进行严格的检校，求出相机的内方位元素及各项畸变参数，以便在数据后处理中消除影像的畸变差，使其达到航空摄影测量作业的要求。
本文通过分析数码相机的误差来源，主流校验方法的比较，讨论测定数码相机校验的目的，利用对数码像机检校数学模型的建立、检校场的建立，验证相机内参数的可靠性，最后用实例应用证明了检校的高精度性、可靠性与可行性。
1 数码相机的误差来源数码相机是利用CCD( Charge Coupled Device)将入射相机镜头的光辐射能量转化为数字影像的，CCD传感器感光元的数量为衡量数码相机性能的重要指标[1]。
数码相机量测化检校的二维分步检校方法研究_苏博
ｘ ＋Δ ｘ） ＋ｂ ｙ ＋Δ ｙ ＝ｋ（ 式中 ， ｋ 为直线斜率 ； ｂ 为直线截距 ；Δ ｘ、Δ ｙ 分别为ｘ、 ｙ 方向的畸变差改正数 。
（ ） １
当采用上式表达直线时 ， 若直线近 似 竖 直 ，斜 率 ｋ 会 接 近 无 穷 大 。 因 此 ， 可 将 上 述 方 程 式 改 为 以
θ、 ρ 为参数的直线方程 ： （ ） ｃ ｏ ｓ ｓ ｉ ｎ ２ ｘ θ ＋ｙ θ －ρ ＝０ 。 式中 ， ρ 为原点到直线的距离 ； θ 为直线斜距的余角 ， 以 ｘ 轴为基准 ， 其取值范围为 －９ ０ ° ０ ° ～ ＋９
） 中加入畸变差改正数可得 ： 在式 （ ２ ｘ ＋Δ ｘ） ｃ ｏ ｓ ｓ ｉ ｎ （ θ＋ （ θ －ρ ＝０ ｙ ＋Δ ｙ） 其中 ：
第１ １卷 第２ ２期
苏博 ： 数码相机量测化检校的二维分步检校方法研究
·１ ９·
图 ２ 影像获取示意图 图 ３ 主距检校的平面控制场影像
３ 应用
为检验 ＭＳ Ｃ 方法检校结果的可行性 ， 在湖北江坪河水电站某高山峡谷地形处 ， 使用普通数 码 相 机 ） 。 按多摄站方式拍摄多张影像 （ 见图 ４
］ １ ４ － 。三维控制光线束法相机检校方 检校方法主要有三维控制光线束检校方法和二维直接线 性 变 换 方 法 ［
法是基于共线条件方程式 ， 将控制点的物方坐标 、 内外方位元素以及畸变参数等均视为未知数进行整体
］ ５ ７ － 。 一般认为该方法解算不稳定 ， 平差 ， 同时解算相机的内外方位元素 、 畸变参数以及待定点物方坐标 ［
检校参数与实际值有较大的差别 。 二维直接线性变换方法计算方便 ， 但在检校时仍需引入三维控制 。 为 — — 二维分步检校 （ 了解决上述问题 ， 笔者对一种新的数码相机检校方法 — ＭＳ Ｃ） 方法进行了研究 。
一种智能相机的配置方法[发明专利]
![一种智能相机的配置方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/e1b642f9f18583d04864596f.png)
专利名称：一种智能相机的配置方法专利类型：发明专利
发明人：刘勇
申请号：CN201410111434.9
申请日：20140325
公开号：CN103997603A
公开日：
20140820
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种智能相机的配置方法，它采用了条码扫描技术，并且提出了条码扫描技术来实现智能相机的配置方法。
同时提出了该技术可以用来设定智能相机工作时所需要的的图像处理算法、图像处理算法参数和待检测图像区域。
采用此方法，可以使智能相机的配置更简单、灵活，从而降低了人工操作失误的可能性、提高了工作效率。
通过缩小检测区域，可以提高检测速度。
它包括镜头组、图像传感器芯片、处理器、配置用的条码。
申请人：苏州吉视电子科技有限公司
地址：215500 江苏省常熟市常熟理工学院东南校区求真楼T2
国籍：CN
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综合考虑以上关于三维检校场建立的条件， 检校场地选择建立在一个空教室里。教室有足够 的光线条件， 方便在任何时间获取试验所需数 据； 墙面为白色， 减少了影像噪声点的影响。建立 的室内检校场如图１。
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·北京测绘·
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（ ２） 改正前后影像的光学畸变量比较
图 ３、４ 显 示 了 影 像 改 正 前 后 的 径 向 畸 变 最 大
值变化， 图５、６显示了影像改正前后的偏心畸变
最大值变化。
以上试验结果表明， 改正后影像的主点坐标
（ ｘ０＝－ ２．８５１２Ｅ－ ０．００３ｍｍ， ｙ０＝４．５５６９Ｅ－ ００５ｍｍ， ） ， 明显满足于对摄影测量任务和环境不严格区分，
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一种新型的数码相机室内检校场的建立方法
许 磊， 王留召， 余 洁， 王 丽
（ １．武汉大学， 湖北 武汉 ４３００７９； ２．河南理工大学， 河南 焦作 ４５４０００； 华南农业大学， 广东 广州 ５１０６４２５）
［摘 要］ 为了实现普通数码相机应用于摄影测量任务前的检验 ， 提出了一种简易室内数码相机检校场的建
进。
［关键词］ 检校场； 数码相机； 内方位元素； 光学畸变参数
［中图分类号］ Ｐ２０４
［文献标识码］ Ｂ
［文章编号］ １００７－ ３０００（ ２００８） ０２－ ４
近年来， 随着普通数码相机在近景摄影测量 中的广泛应用， 各种用于数码相机检校的场地建 立和相应的检校理论都得到快速的发展。数码相 机检校场建立的目的之一是为了获得非量测相 机的内方位元素 （ ｘ０， ｙ０，ｆ） 和各种畸变参数（ ｋ１，ｋ２ …； ｐ１，ｐ２…） ［１￣６］。一般地， 基于控制点的三维检校场 地分为两种： 一种是大型室外数码相机检校场， 典型的检校场地如ＪＸＤＣ－ ４数码航摄相机使用的 检校场； 另一种是复杂的室内数码相机检校场， 如武汉大学遥感信息工程学院建立的室内检校 场地。传统三维检校场存在造价比较昂贵， 不易携 带等缺点， 并且室外检校场日常维护还比较困难。
图 １ 简易室内检校场
［收稿日期］ ２００８－ ０３－ ０７ ［作者简介］ 许磊（ １９８３－ ） ， 男， 安徽宿州人， 在读硕士研究生， 研究方向主要为近景摄影测量和机载激光雷达的数据处理、建筑物的
三维重建。
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１．２ 用作控制点的标志的制作 标志的选择应有利于进行图像处理时精确
［３］ 冯文灏．关于近景摄影测量机检校的几个问题［Ｊ］．测绘 通 报 ，２０００，（１０）：１～３
［４］ 王 冬．基 于 多 片 空 间 后 方 交 会 的ＣＣＤ相 机 检 校［Ｊ］． 测
（ 下转第 ３１ 页）
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取各自结点坐标， 重画面状地物的方法， 具有一 定创新性。
影测量和部分工业摄影测量的精度要求， 使非量 测相机更加方便的应用于近景和工业摄影测量。
参考文献
［１］ 王留召等．航空摄影测量数码相机检校场的建立［Ｊ］．河 南 理 工 大 学 学 报 ，２００６，２５（１）：４６～４８
［２］ 程 效 军 ，胡 敏 捷 ．数 字 相 机 的 检 校 ［Ｊ］． 铁 路 航 测 ，２００１， （４）：１２～１４
ΔＺ
１０２ ０．００１ － ０．００５ ０．０１６ ３０２ ０．００２ － ０．００１ ０．０１２ ５０８ － ０．００２ ０．０１３ － ０．０１３
１０３ ０．００１ ０．０００ ０．００５ ３０３ ０．０００ ０．０００ ０．００９ ５０９ ０．０００ － ０．００１ － ０．００２
１０４ ０．００３ ０．００１ ０．００２ ３０４ ０．０００ － ０．００１ ０．００５ ５１０ － ０．００２ ０．００４ － ０．００４
１ 检校场的建立
检查和校准相机的内方位元素和光学畸变 参数的过程在计算机视觉领域称为摄影机标定， 在摄影测量领域称为相机的检校。对于日益广泛 使用的非量测摄影机来说， 标定是从二维图像获
取三维信息必不可少的步骤［３， ７， ８］。普通数码相机 为非量测相机， 此类数码相机要想应用于摄影测 量就必须获得相机的参数文件， 其中包括相机的 内方位元素和畸变参数。用于普通数码相机检校 的三维检校场地一般应该满足以下几个方面的 要求：
本文提出了一种新型的三维室内数码相机 检校场的建立方法， 它不仅继承了三维检校场地 的优点， 而且部分克服了前两种检校场不易携带 的缺点（ 本检校场的标志 点 易 于 取 下 、再 次 粘 贴 和坐标量测， 能够重复使用） ， 方便数码相机影像 获取后的预处理。使预处理后的影像能直接在数 字摄影测量工作站中使用。
０
０
０．０００８ｍｍ； ｍｆ＝０．０００７ｍｍ。
不同的摄影测量任务和测区的环境对内方
位元素的检校精度要求是不同的， 一般把检校精
度 控 制 在 ０．００１ 以 上 ［３］。 计 算 结 果 表 明 采 用
ＧＴＳ－ ３１１Ｓ型ＴＯＰＣＯＮ全 站 仪 斜 距 测 量 模 式 测 量
控制点坐标满足相机检校对控制点的精度要求。
图 ３ 改正前径向畸变最大值（ ２０２．６３μｍ ）
图 ４ 改后径向畸变最大值（ ３．８４μｍ ）
图 ５ 改正前偏心畸变最大值（ ８．５４μｍ ）
图 ６ 改正后偏心变最大值（ ０．７７μｍ）
表 ３ 摄影测量坐标与全站仪测量坐标比较表
单位： ｍ
点号 ΔＸ ΔＹ
ΔＺ
点号
ΔＸ ΔＹ
ΔＺ 点号 ΔＸ ΔＹ
［４］ 李长勋． ＡｕｔｏＣＡＤ ＶＢＡ程序开发技术［Ｍ］．国防工业出 版 社 ，２００４
［５］ 田永纯，师娟花，毛亚纯，礼戈．图幅接边软件设计［Ｊ］．黄 金 学 报 ，２０００，２（４）
控 制 点 坐 标 的 量 测 采 用 ＧＴＳ－ ３１１Ｓ 型 ＴＯＰＣＯＮ全站仪， 测回法进行观测， 观测两个测 回。此全站仪为２〞级全站仪， 平均测距约为１５ｍ。
图 ２ 检校场控制点标志
考虑到只需获取标志点物方坐标的相对值， 采用 相对坐标系法对其进行量测。
２ 试验与结果分析
２．１ 全站仪量测坐标的比较 依 照 上 述 方 法 ， 甲 、乙 两 人 分 别 对 所 有 的 标
２．２ 满足检校软件要求的验证
数码相机检校采用澳大利亚墨尔本大学编
制 的 Ａｕｓｔｒａｌｉｓ相 机 检 校 软 件 来 完 成 。 本 试 验 检 校
的相机为普通ＳＯＮＹ数码相机， 根据内方位元素 和畸变参数， 对影像进行重采样， 以消除相机镜 头畸变的影响。
（ １） 比较改正前后的相机畸变系数 将改正后的影像利用Ａｕｓｔｒａｌ ｉｓ检校软件重新 计算相机的“内方位元素”和“畸变参数”。改正前 后相机的内方位元素及畸变参数对照见表２。
ΔＺ ０．００１ ０．０００ － ０．００１ ０．００
计算坐标的观测中误差为： ｍｘ＝ｍｙ＝±０．８ｍｍ； ｍｚ＝±０．７ｍｍ； ｍ０＝±１．３ｍｍ
考虑到获取检校场影像的实际情况， 可以近
似 认 为 被 摄 物 体 的 深 度 差 ｈ 为 平 均 测 距 Ｈ， 即
ｈ＝Ｈ＝１５ｍ， ｍｈ＝ｍｚ。根据内方位元素测定精度要求 估 计 式［３］：
立方法和流程。首先进行检校场地的建立 ， 包括场地的选择、标志点的制作及其坐标的量测， 然后对检校场的可
靠 性 进 行 了 验 证 。结 果 表 明 所 建 立 的 简 易 室 内 数 码 相 机 检 校 场 能 够 满 足 普 通 数 码 相 机 应 用 于 近 景 摄 影 测 量 的 检
校要求。并且， 检校场建立简易， 费用较传统数码相机检校场大大降低， 是对传统大型室内数码相机检校场的改
１０３ ０．０００ ０．００２ ０．０００ ４０７ ０．００１ ０．００１ ０．００１ ６０５
１０４ － ０．００１ ０．００２ ０．０００ ４０８ ０．００１ ０．００１ ０．０００ ６０６
ΔＸ ０．００１ ０．００１ ０．００１ ０．００１
单位： ｍ
ΔＹ ０．０００ ０．００１ － ０．００１ ０．００１
志点各观测一遍， 取平均值作为标志点的坐标。 两组控制点（部分）的坐标差值比较结果如表１。
表 １ 部分控制点的两次观测坐标差值表
点号 ΔＸ ΔＹ
ΔＺ
点号
ΔＸ ΔＹ
ΔＺ
点号
１０１ ０．０００ ０．００１ － ０．００１ ３１３ ０．００１ ０．０００ ０．０００ ６０３
１０２ ０．０００ ０．００３ ０．００１ ３１４ ０．０００ ０．０００ ０．００１ ６０４
参考文献
［１］ 赵江洪．地理信息系统中多图幅接边的设计与实现［Ｊ］． 测 绘 科 学 ，２９（１）
［２］ 华慧，童小华．数字化地图自动接边及其精度［Ｊ］．同济 大 学 学 报 ，２８（１）
［３］ 毛曦，李均力．用ＣＯＭ组件技术实现数字地图的自动 接 边 ［Ｊ］．计 算 机 时 代 ，２００４，（６）
改正后 １．４５７４Ｅ＋００１ － ２．８５１２Ｅ－ ００３ ４．５５６９Ｅ－ ００５ － ３．６５２６Ｅ－ ００５ ２．０１２８Ｅ－ ００６ － ２．１４１０Ｅ－ ００８ １．０７４３Ｅ－ ００７ ６．７４３９Ｅ－ ００８
备注 主 距 （ｍｍ） 主 点 坐 标 （ｍｍ）
径向畸变参数
偏心畸变参数
表２表明， 根据检校软件获得的像主点坐标 和畸变系数对影像进行重采样， 其改正效果非常 明显， 从而充分证明检校场地满足Ａｕｓｔｒａｌｉｓ检校 软件的要求。