[发明专利]一种基于定焦数码相机的旋转全景摄影测量方法和装置

说明书

技术领域

本发明属于近景摄影测量领域，特别涉及一种基于定焦数码相机的旋转全景摄影测量方法和装置。

背景技术

在近景摄影测量中，普通数码相机的视场较小，拍摄时需要有大重叠度的多张影像来覆盖被测物体，另一方面，在测量现场进行近景摄影测量的外业工作时，遇到不能在被测物上或周围布设足够数量控制点的情况，采用常规近景摄影测量方法不能满足区域网平差要求，这在很大程度上限制了普通数码相机的近景摄影测量应用范围。因此有必要针对普通数码相机视场角小和所需控制点数量多、控制点分布受限制的难题，研究一种新的近景摄影测量解决方案。

发明内容

针对背景技术存在的问题，本发明提出了：一种基于定焦数码相机的旋转全景摄影测量方法和装置，设备简单、成本较低，能够解决实际工作中控制点稀少时的摄影测量问题。

本发明提供一种解决上述技术问题的技术方案如下：

一种基于定焦数码相机的旋转全景摄影测量装置，包括一个高精度旋转云台、一个机械固定支架、一台定焦数码相机；将定焦数码相机安装在机械固定支架上，所述的机械固定支架安装在旋转云台上。

优选的，所述的旋转云台附有角度控制台。

一种基于定焦数码相机的旋转全景相机的摄影测量方法，包括以下步骤：

步骤1：在全景三维控制场中选择M个摄站，在每一摄站用定焦数码相机拍摄含控制点的影像，共M张影像；

步骤2：计算定焦数码相机的内方位元素(f,x₀,y₀)、畸变参数(K₁,K₂,P₁,P₂)；

提取M张影像上控制点的像点坐标(x,y)，利用已知的控制点像点坐标(x,y)、控制点在全景三维控制场的物方空间坐标(X,Y,Z)和共线方程式，见公式(1)，采用最小二乘的平差方法，解求定焦数码相机的内方位元素(f,x₀,y₀)、外方位元素(X_s,Y_s,Z_s,a₁,a₂,a₃,b₁,b₂,b₃,c₁,c₂,c₃)、畸变参数(K₁,K₂,P₁,P₂)，f,x₀,y₀和K₁,K₂,P₁,P₂的结果作为真值参与后续计算；

公式(1)如下所示：

式中，(x₀,y₀)为像主点坐标，Δx,Δy为像点畸变差，

式中，K₁,K₂为径向畸变参数，P₁,P₂为偏心畸变参数，r为M张影像上控制点的像点到像主点的距离，r＝(x-x₀)²+(y-y₀)²，f为定焦数码相机的焦距，X_s,Y_s,Z_s为投影中心S在全景三维控制场物方空间坐标系(G-X,Y,Z)中的坐标，a₁,a₂,a₃,b₁,b₂,b₃,c₁,c₂,c₃为从像空间坐标系到全景三维控制场物方空间坐标系的旋转矩阵中的元素；

步骤3：在全景三维控制场中选择N个摄站，在每一摄站上用旋转全景相机拍摄360°水平角的全景影像，共N张全景影像；

步骤4：计算旋转全景相机的旋转参数(U_S,V_S,W_S)和R_S；