[发明专利]基于摄影测量技术的数码相机投影中心位置精确标定方法

说明书

技术领域

本发明涉及相机成像领域，尤其涉及基于摄影测量技术的数码相机投影中心位置精确标定方法。

背景技术

在摄影测量学研究和应用中，几何光学的成像关系奠定了解析摄影测量光学理论基础，理想光学系统把所摄像片归结为所摄物体的中心投影，实质是“三点共线”理论，即像点、投影中心和对应物点位于同一条直线上，基于此建立了常规摄影测量学的一整套解析关系。

近景摄影测量目的是利用控制点反算外部点的空间坐标，并不关心投影中心的具体位置。常规空中摄影测量对投影中心位置精度要求不高，因此可以采用从影像传感器中心量取焦距距离的位置作为投影中心位置。在光学领域可以用干涉比较测量法对投影中心位置进行测定，该方法需要依赖精密光学仪器，对设备和环境要求较高。干涉比较测量法需要依赖精密光学仪器，对设备和环境要求较高，实施过程复杂，对场地要求较高。常规根据图像传感器位置和焦距进行投影中心位置估算的方法精度较差。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的在于提供一种基于摄影测量技术的数码相机投影中心位置精确标定方法，可有效解决解算精度高、可操作性强的问题。

本发明解决的技术方案包括以下步骤，数码相机投影中心位置精确测定方法，包括以下步骤：

(1)、在测量平面上布设回光反射测量标志和控制点标志及编码标志，在平面前设置定向靶和基准尺，构成标定场；

(2)、距离标定场3米处设置两台高精度电子经纬仪和待检定相机，两台电子经纬仪平行于标定场，相机镜头上粘贴回光反射测量标志；

(3)、相机在不同水平位置对标定场进行拍照，得到不同水平位置的多张照片，同时在每个水平位置使用两台电子经纬仪测定相机镜头上回光反射标志的中心坐标；

(4)、用待检定相机在标定场前的不同位置，待检定相机至少9台，均匀分布在标志场前方，以不同姿态对标定场进行拍照，在每个位置至少拍摄三张照片，与步骤(3)中获取的多张照片一起，提取控制点标志的数据，将这些数据采用光束法自标定的方法对相机参数进行标校，得到高精度的标校参数，形成标校数据；

(5)、根据标校数据，对获取的多张照片中的控制点标志中心像点的坐标进行改正，然后通过共线条件方程方法解算得到3个投影中心位置，从而实现数码相机投影中心位置精确标定。

本发明方法易操作使用，可一体化实现控制点标志图像中心量测、高精度相机标校与投影中心精确测定三项工作,投影中心的位置标定精度优于5mm，具有很强的使用价值。

附图说明

图1为本发明的玻璃微珠型回光反射标志示意图；

图2为本发明的基于两台经纬仪建立本地坐标系示意图；

图3为本发明的相机拍摄位置分布图。

具体实施方式

以下结合具体情况对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

本发明所称的基于摄影测量技术的数码相机投影中心位置精确标定方法是基于回光反射标志摄影测量方式进行相机投影中心位置精确标定的方法，该方法一体化实现控制点标志图像中心量测、高精度相机标校与投影中心精确标定三项工作，相机投影中心的位置测定精度优于5mm。

具体实施方法如下：

(1)、在测量平面上布设至少200个回光反射测量标志，同时布置至少12个控制点标志和12个编码标志，在平面前设置定向靶和基准尺，构成相机投影中心标定场；

(2)、距离标定场3米处，设置两台高精度电子经纬仪和待检定相机，两台电子经纬仪平行于标定场，相机镜头处粘贴回光反射标志；

(3)、在标定场前不同水平位置利用待检定相机对标志场进行拍照，得到不同水平状态下的多张照片，同时在每个水平固定位置使用两台电子经纬仪测定相机镜头上粘贴的回光反射标志中心的坐标，用灰度值加权质心算法对获取的不同位置的回光反射标志中心的坐标进行计算，得到标志中心像点的坐标(x，y)；

(4)、用待检定相机在标定场前的不同位置，待检定相机至少9台，均匀分布在标志场前方，以不同姿态对标定场进行拍照，在每个位置至少拍摄三张照片，与步骤(3)中获取的多张照片一起，提取控制点标志的数据，将这些数据采用光束法自标定的方法对相机参数进行标校，得到高精度的标校参数，形成标校数据；

(5)、根据步骤(4)中获取的标校数据，对步骤(3)中获取的照片中的控制点标志中心像点的坐标(x，y)进行改正，改正数(Δx′,Δy′)的计算公式为：