数码相机检校创新实验

1、数码相机检校创新实验一、实验目的1、利用控制场内的三维控制点坐标，通过多片空间后方交会，解求相机主 距、相片的内、外方位元素及镜头的畸变参数。2、通过学习 VC、 C#或 Matlab 编程，了解并掌握普通数码相机检校软件的 编制方法。3、拓宽思路，学会通过相机的检校方法，进一步加深对共线方程在相机检 校、光束法区域网平差、前 后方交会等方面的理解，提高动手动脑能力。二、实验条件1、高分辨率数码相机一台；2、计算机一台；三、实验原理3.1 标志点定位 人工标志是进行数字摄影测量的重要辅助工具， 对人工标志中心进行高精度 定位是提高测量精度的主要方法。 影像上人工标志的定位可以采用两种方式， 一

2、 是鼠标选取定位方式，其定位精度可以达到 . 像素；二是采用计算机图像处 理技术进行标志的自动定位， 可以达到亚像素精度， 主要方法有灰度重心法和边 界拟合法。3.2 同名点匹配影像匹配的目的是寻找物方点在不同影像上的相应像点， 再通过同名点的多 条光线进行前方交会，即可实现物方坐标的精确定位控制场内布满人工标志， 这些人工标志相同， 只是贴了一些编号作为标志的 代码，当空间三维场景被投影为二维图像时， 人工标志点在不同视点下的影像投 影的相对位置发生了变化。 同名点的匹配可以采用两种方式， 一是，在多张影像 上人工选取同名点； 二是采用影像相关原理实现标志点的自动匹配， 由于控制场 中采用的

3、是回光反射材料作为人工标志， 各标志的图像具有基本一致的灰度分布 规律，因此需加入同名像点间的空间几何关系作为约束， 可能基本实现同名标志 点的自动匹配。3.3 核线约束核线约束是解决同名点匹配的重要约束条件。 根据核线几何原理可知， 如果 已知某物方点在一张像片上的像点， 则该像点在其它像片上的相应像点一定在其 相应的核线上， 即同名点必定在同名核线上。 如果已知定向参数的准确值或概略 值，则相应核线就可以计算出来。 定向参数的求解可以空间后方交会来反算， 当 没有控制点时， 也可以通过相对定向解求像片的相对方位关系。 实际中， 由于相 机的内外方位元素和像点坐标等均有误差， 实际的同名像点

4、通常会偏离计算核线 一定的距离， 由于使用的是离散的人工标志， 可以设置凡是到相应核线的距离小 于某一阈值的所有标志的像点均为候选相应像点。基于核线约束的匹配过程分两步进行： 首先经初匹配确定初始匹配像点， 然 后精确匹配确定唯一的同名像点， 可以通过增加不同视点的像片， 来减小误匹配 概率，同时，也会降低对定向参数精确程度的要求。3.4 多片空间后方交会 空间后方交会是已知若干像点的像空间坐标和相应的地面点的地面测量坐 标（或摄影测量坐标） ，解求相应摄影光束的外方位元素，可以采用共线条件方 程式作为数学模型使用多张像片的空间后方交会可以增加几何约束条件和观测值， 减弱内方位 元素与外方位元

5、素的强相关， 尤其是提高主点的位置精度， 保证检校结果的稳定 性和可靠性。多片空间后方交会的原理与单片空间后方交会的原理一致， 但多片空间后方 交会是利用在不同位置拍摄的多张影像， 由于各影像在同一主距条件下拍摄， 因 而解算的各片的外方位元素不同，而内方位元素和畸变参数被认为相同。因此， 他们的根本区别在于多片空间后交是用多张影像共同解算相机的内方位元素和 畸变参数。四、相机检校实验步骤4.1 实验数据准备(1) 获取控制点三维坐标采用全站仪组建三维工业测量系统，获取高精度的控制点三维坐标， 2-3 年 复测一次。(2) 拍摄控制场影像从不同位置上拍摄控制场影像， 获取清晰的高质量影像， 并应使控制点尽量 满幅。(3) 影像像点坐标量算4.2 相机检校程序编写(1) 有条件和基础的情况下，编写标志点提取程序和基于核线约束的标志点 匹配程序；(2) 编写基于多片空间后方交会的相机检校软件。4.3 精度检验根据相机检校结果，利用前方交会进行精度验算，方式可采用计算三维