航空测绘相机几何标定方法

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1、5航空测绘相机几何标定方法惠守文远国勤(1.中国科学院航空光学成像与测量重点实验室中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033摘要：测绘相机几何标定在航空测绘中具有重要作用，具有测绘功能的相机在使用前必须经过标定。本文首先分析了测绘相机几何标定的基本原理和方法，然后对精密测角算法、改进精密测角算法、三维试验场标定法、张正友标定法、RAC约束标定法及自标定方法进行了具体的分析，并给出了各种标定方法的精度对比及评价分析，可为处于不同环境条件下的航空测绘相机的几何标定提供参考。关键词：航空测绘；内方位元素标

2、定；针孔模型；外方位元素标定中图分类号：TH761文献标识码：ADevelopmentandProspectofCameraGeometricalCalibrationTechnologyHuiShou-wenYuanGuo-qin（1.KeylaboratoryofAirborneOpticalImagingandMeasurement,ChangchunInstituteofOptics,FineMechanicsandPhysics，ChineseAcademyofSciences，Changchun1300

3、33Abstract:Cameracalibrationistheprocessofdeterminingtheinternalcameraopticalcharacteristics(intrinsicparameters)and/orthe3Dpositionandorientationofthecameraframerelativetoacertainworldcoordinatesystem(extrinsicparameters).Firstly,thefundamentalandtheclassific

4、ationofthecameracalibrationtechnologyareintroducedinthepaper.Then,Bycomparisonandanalysisofmethodofexactmeasuringangle,methodofPAMC,Tsai’sTwostagetechnique,Zhang’smethod,calibrationwithDOEsandself-calibration,theaccuracyofeachmethod,aswellastheadvantagesanddis

5、advantagesofeachmethodaregivenindetails.Finally,drawsaconclusionforthedevelopingtrendforthecameracalibration.Keywords:aerialmappingcamera；intrinsicparameterscalibration；pinholemodel；Extrinsicparameterscalibration51引言测绘相机几何标定的目的是给出将物方三维坐标转换为图像二维平面坐标时所需的元素参数，在航空

6、测绘中具有重要的作用。目前比较常用的几何标定方法均是根据测绘相机对经过精确测量的标定物拍摄的一张或多张像片，得到标定物及相片的相互位置关系，根据一定的约束条件，可由物象位置关系得到一个超定、非线性方程矩阵，通过设置合适的初值对该方程矩阵进行迭代优化求解，计算出测绘相机的待标定元素参数[[]李德仁，王树根，周月琴.摄影测量与遥感概论[M].北京：测绘出版社，2008-[]张涛，黄健.多光谱相机的几何标定方法[J].宇航计测技术，2008，28(4):4-8[]刘金国.大视场光电测量系统的精密几何标定和畸变校正的研究[

7、J].光学精密工程，1994，2（4）：109-120[]黄静，高晓东，马文礼，等.大面阵数字航测相机的精密几何标定[J].光电工程，2006，33(2):138-142.]。精确标定测绘相机主点、主距等内方位元素从而校正像点至正确成像位置，是实现高精度测绘的一个必要条件，提高航空测绘精度必须要提高测绘相机的几何标定精度。国内外有多种对测绘相机进行几何标定的文献和方法[[]李德仁,王新华.CCD阵列相机的几何标定[J].武汉测绘科技大学学报，1997，22(4)：309-313.-[]WENGJY.Cameraca

8、librationwithdistortionmodelsandaccuracyevaluation[J].IEEETransactionOnPatternAnalysisandMachineIntelligence,1992,14(10):965—980.[]PennaMA.CameraCalibrationaQuickandEasyWaytoDeterm