[发明专利]基于阵列星点的相机内方位元素标定装置及方法

说明书

本发明提出一种基于阵列星点的相机内方位元素标定装置及方法，标定装置包括光源、m×n阵列星点分划板、平行光管、隔振台和升降工作台；m×n阵列星点分划板用于通过平行光管在待标相机中形成m×n阵列星点像，其形成的阵列星点像充满待标相机视场；平行光管用于模拟待标相机对无穷远星点分划板成像；气浮隔振台用于支撑和安装平行光管；升降工作台用于支撑待标相机对平行光管中m×n阵列星点成像。根据阵列星点在成像平面内的像素坐标值，建立阵列星点和星点像之间的物像几何关系，求解相机内方位元素和畸变系数。本发明无需高精度测角转台进行角度测量，节约了高精度测角转台的制作或购置成本，消除了转台测角误差对相机标定精度的影响。

技术领域

本发明属于航摄测绘相机标定技术领域，尤其涉及一种基于阵列星点的相机内方位元素标定装置及方法。

背景技术

借助航摄测量方法研究被摄物体的空间位置时，为了使图像信息能正确描述空间被摄物体，相机必须经过精密标定。通过标定获取测绘相机主点、主距和畸变等内方位元素是实现高精度航摄测量的一个必要条件。

目前，长焦航空摄影测量相机的实验室内方位元素一般采用精密测角法进行标定。实现该方法的装置主要包括：光源、平行光管、待标相机、精密测角转台，隔振台等，其中平行光管中使用具有单个星点孔的星点分划板，用于待标相机对单个无穷远目标成像；测角转台使用两轴或单轴精密转台，用于测量每次转台所转动的角度。通过转台控制单元控制转台转动以模拟被测目标的转动，使平行光管形成的星点目标在CCD像面不同位置上成像，然后根据转台转动角度和星点在像面坐标上移动距离之间的对应关系，建立内方位元素解算方程，最后通过方程解算得到相机的主点、主距和畸变参数。

上述方法直观简洁，易于实现，但对试验条件要求苛刻，且工作量较大。具体表现在：

(1)由于该方法依赖于星点转动角度，因此需要高精度两轴或单轴测角转台，转台测角精度直接影响最终的标定结果；

(2)由于星点的观测数目直接影响最终的标定结果，该方法需要进行多次拍照，每次拍照都要进行一次角度测角和星点坐标定位，因此工作量较大。

发明内容

本发明针对现有相机内方位元素标定方法存在的问题，提出一种基于阵列星点的相机内方位元素标定装置及方法，以提高相机内方位元素标定效率和标定精度。

本发明的技术方案为：

所述一种基于阵列星点的相机内方位元素标定装置，其特征在于：包括光源、m×n阵列星点分划板、平行光管、隔振台和升降工作台；

所述m×n阵列星点分划板用于通过平行光管在待标相机中形成m×n阵列星点像，其形成的阵列星点像充满待标相机视场；相邻的星点之间刻有纵向或横向的网格分划线；

所述平行光管用于模拟待标相机对无穷远目标成像，其焦距大于待标相机焦距；

所述隔振台用于支撑和安装平行光管，降低周围物体的振动影响；

所述升降工作台用于支撑待标相机以对平行光管中的阵列星点成像，升降工作台的支撑面水平性可调。

进一步的优选方案，所述一种基于阵列星点的相机内方位元素标定装置，其特征在于：所述隔振台为气浮隔振台。

进一步的优选方案，所述一种基于阵列星点的相机内方位元素标定装置，其特征在于：所述m×n阵列星点分划板中相邻星点之间刻有网格分划线，每一个星点正好位于网格分划线十字交叉点上。

进一步的优选方案，所述一种基于阵列星点的相机内方位元素标定装置，其特征在于：所述m×n阵列星点分划板的基底材料采用石英材料，星点全透光，背景为镀铬暗区，且m×n阵列星点分划板在可见光和近红外区域具有满足设定要求的高透射比。