航空变焦距斜视成像几何畸变的自动校正

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1、第23卷第1O期光学精密工程Vo1．23No．102015年1O月OpticsandPrecisionEngineering文章编号1004—924X(2015)10—2927—16航空变焦距斜视成像几何畸变的自动校正周前飞。，刘晶红¨，王宣，孙明超(1．中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院航空光学成像与测量重点实验室，吉林长春130033；2．中国科学院大学，北京100049)摘要：针对变焦距航空摄像机斜视成像产生的几何变形，提出一种同时校正斜视梯形失真和变焦距镜头非线性畸变的自动校正方法。根据直线透视投影不变性原理，利用单参数除式模型通过变步长优化搜索方法得到不同焦距

2、对应的镜头畸变系数和畸变中心坐标；研究了焦距变化对畸变的影响规律，校正了镜头畸变使其满足针孔成像模型；引入飞机位置、姿态和摄像机视轴指向方位等因素，将航空图像重投影到地图坐标系中，对坐标变换后的像素亮度值进行重采样得到校正斜视变形和镜头畸变后的正射投影图像。对不同焦距和位置姿态下拍摄的地面靶标畸变图像和实际航空变焦距斜视图像进行了校正。结果表明，该方法能够有效准确地校正图像的几何变形，当飞行高度为25001TI时，在文中给定的位置姿态精度下的图像几何校正均方误差约为21TI，较好地满足了后续图像拼接需求。该方法效率高，便于自动化实现，对提高图像拼接精度和实现目标精确定位与实时稳定跟踪

3、具有重要意义。关键词：变焦距斜视成像；几何校正；镜头畸变；除式模型；摄像机标定中图分类号：V248．3；TP391文献标识码：Adoi：10．3788flOPE．20152310．2927AutomaticcorrectionofgeometricdistortioninaerialzoomsquintimagingZHOUQian—fei，LIUJing—hong¨，WANGXuan，SUNMing—chao(1．KeyLaboratoryofAirborneOpticalImagingandMeasurement，ChangchunInstituteofOptics，FineMe

4、chanicsandPhysics，ChineseAcademyofSciences，Changchun130033，China；2．UniversityofChineseAcademyofSciences，Beijing100049，China)*C0rrPsDgauthor，E-mail：liu1577@126．cornAbstract：Forgeometricdistortioncausedbysquintimagingofazoomaerialcamera，anautomaticsimultaneouslycorrectionmethodforbothsquinttrapez

5、oidaldistortionandnonlineardistortionofthezoomlenswasproposed．Basedonthesamegeometrictypebetweenstraightlineanditsidealprojec—tionimage，theone—parameterdivisionmodelwasadoptedtoestimatethedistortioncoefficientandthedistortioncentercoordinatesatdifferentfocallengthsbyanoptimizationsearchingmetho

6、dofvariantsteplength．TheeffectsoffocaldistancechangeonthedistortioncoefficientanddistortioncenterCO-ordinateswereresearched。thenthelens'sdistortionwascorrectedtosatisfytheidealpinholeimaging收稿日期：2014—11—07：修订日期：2014—12—22．基金项目：吉林省重大科技攻关项目(No．11ZDGG001)；总装预研基金资助项目(No．402040203)；国家林业公益性行业科研专项基金资助

7、项目(No．201204515)光学精密工程第23卷mode1．Byintroducingthepositionandattitudeofairplaneandthepointingazimuthoftheopticalaxisforthecamera，theobliqueaerialimagesspecifiedinthecameraframeweregeorectifiedintothemap—pingframe．Thepixelintensityaf