[发明专利]一种智能立体摄影内方位、相对定向和畸变系数标定方法

说明书

本发明属于摄影测量技术领域，公开了一种智能立体摄影内方位、相对定向和畸变系数标定方法。主要包括：内方位元素、相对定向参数和镜头畸变系数标定的非线性控制方程组的建立方法。包括：测量物方测量区域内线段长度，采集影像并获取线段端点的左右影像坐标，建立相应控制方程组的方法；特征点提取、同名点匹配方法及相应的控制方程组建立方法。非线性方程组初始值获取方法。基于附有参数的条件平差理论，通过迭代剔除误差较大特征点，逐步趋近真值的非线性方程组解算方法。本发明定标简单实用，既适用于近距离小面积测量，也适用于远距离大面积测量。本发明创造性的给出了非线性方程组的解算方法，确保方程的收敛性和标定参数的精度。

技术领域

本发明属于摄影测量技术领域，尤其涉及一种智能立体摄影内方位、相对定向和畸变系数标定方法。

背景技术

目前，普遍采用非测量相机进行近景测量，非测量相机进行摄影测量时需要提前对相机的内方位元素、相对定向参数、镜头畸变系数等参数进行标定。常用方法是二维靶标标定法，三维靶标标定方法等。典型的二维靶标标定方法是张正友的棋盘格(圆点)标定法，该方法一般是先在室内标定出内方位元素和畸变系数，然后去现场测量，利用现场测量影像对标定出相对定向参数。这种方法常用于近距离小视场的相机标定，对CCD面和焦距都较大的相机在远距离、大视场测量时标定起来比较困难。与立体摄影测量相关的研究机构往往会建设专业三维相机标定场，其标定精度较高但其仅对部分人开放，且也需要先在室内标定出内方位元素和畸变系数，然后去现场测量，利用现场测量影像对标定出相对定向参数，由于加工大尺寸三维标定场困难，其也不太适合远距离大视场测量。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有二维靶标和三维靶标标定法常用于测量距离近，视场较小的相机标定，而对测量距离较大，大场景测量时标定起来比较困难。

解决以上问题及缺陷的难度为：建设大尺寸二维、三维标靶是解决大场景远距离测量定标问题的一个途径，但是这种方法加工难度大，花费高，难以普及。

解决以上问题及缺陷的意义为：针对这种问题本发明提出了一种基于距离方程的摄影测量定标方法，该方法标定简单易操作、省时省力，费用低，既适用于近距离小面积测量，也适用于长距离大视场测量，有利于推动摄影海浪测量等远距离大视场摄影测量的发展。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种智能立体摄影内方位、相对定向和畸变系数标定方法。

本发明是这样实现的，一种智能立体摄影内方位、相对定向和畸变系数标定方法，所述智能立体摄影内方位、相对定向和畸变系数标定方法包括：选取少量特征点，依次通过相对定向的直接解到13参数控制方程组的解，参数由少到多的确定控制方程组的初始值；扩大特征点数量，依次通过迭代的方式逐步剔除匹配质量较低的特征点对，使待求参数逐步逼近真值，最后得到精确的内方位元素、畸变系数和相对定向参数值。

进一步，所述智能立体摄影内方位、相对定向和畸变系数标定方法包括以下步骤：

步骤一，测量物方测量区域内线段长度，为列距离方程做准备；

步骤二，采集影像获取线段端点的左右影像坐标，列出部分控制方程；

步骤三，均匀生成10×10个特征点，确定所述特征点的同名点，为列共面方程做准备；

步骤四，建立内方位元素、相对定向参数和镜头畸变系数标定的非线性控制方程组；

步骤五，确定所述非线性控制方程组的迭代解的初始值；

步骤六，进行所述非线性控制方程组的精确迭代解；

步骤七，采用“金字塔+最小二乘”匹配方法实现同名点的精确查找。

进一步，步骤一中，所述测量物方测量区域内线段长度，包括：