CN104075736A

CN104075736A - 一种测定普通数码相机内外方位元素的方法

Info

Publication number: CN104075736A
Application number: CN201410332342.3A
Authority: CN
Inventors: 冯仲科; 樊仲谋
Original assignee: Beijing Forestry University
Current assignee: Beijing Forestry University
Priority date: 2014-07-11
Filing date: 2014-07-11
Publication date: 2014-10-01

Abstract

本发明公开了一种测定普通数码相机内外方位元素的方法，其特征是：使用普通数码相机对标志板进行任意摄影，计算标志板上标志点的物方坐标和相方坐标，利用数模：计算出普通相机的内外方位元素x₀、y₀、f、a₁、a₂、b₁、b₂、c₁、c₂和畸变系数k₁、k₂、k₃。

Description

一种测定普通数码相机内外方位元素的方法

一、技术领域

本发明涉及一种测定普通数码相机内外方位元素的方法，其特征是：使用标志板测算普通数码相机的内外方位元素。

二、技术背景

摄影测量学是一门利用摄影方位元素由像点坐标解求物点坐标的一门科学，其中，反映摄影中心与像片相对位置的内方位元素，是获得高精度像点坐标的关键，随着摄影测量学科的发展，非量测普通数码相机用于摄影测量的研究日益引起人们的重视，与量测型相机相比，非量测相机具有价格低廉、普及面广、使用方便等优点，但其镜头的光学畸变差大，没有框标装置，也就是说非量测型相机不能提供内方位元素，不利于后续使用测图仪等进行信息处理和分析，为了保证摄影测量的精度，对非量测型数码相机内方位元素的测定成为了一项重要的工作，本发明从摄影测量的基本原理出发，分析测定内方位元素的模型方法，解求内方位元素。

三、发明内容

使用普通数码相机对标志板进行任意摄影，，以标志板的左下角为坐标原点，水平边为X轴，垂直边为Z轴建立物方相对坐标系O-XYZ。在相片上以相片的物理中心为原点，建立平行于相片边缘的相方坐标系o-xy，计算标志板上标志点的物方坐标和相方坐标，利用数模：

\{\begin{matrix} x - x_{0} + Δx = - f \frac{a_{1} (X - X_{s}) + b_{1} (Y - Y_{s}) + c_{1} (Z - Z_{s})}{a_{3} (X - X_{s}) + b_{3} (Y - Y_{s}) + c_{3} (Z - Z_{s})} \\ y - y_{0} + Δy = - f \frac{a_{2} (X - X_{s}) + b_{2} (Y - Y_{s}) + c_{2} (Z - Z_{s})}{a_{3} (X - X_{s}) + b_{3} (Y - Y_{s}) + c_{3} (Z - Z_{s})} \end{matrix}

\{\begin{matrix} {Δx}_{i} = (x_{i} - x_{0}) (k_{1} r^{2} + k_{2} r^{4} + k_{3} r^{6}) \\ {Δy}_{i} = (y_{i} - y_{0}) (k_{1} r^{2} + k_{2} r^{4} + k_{3} r^{6}) \\ r^{2} = {(x_{i} - x_{0})}^{2} + {(y_{i} - y_{0})}^{2} \end{matrix}

计算出普通相机的内外方位元素x₀、y₀、f、a₁、a₂、b₁、b₂、c₁、c₂和畸变系数k₁、k₂、k₃。

式中，x_i、y_i为相方坐标。

标志板是由标准白卡纸加工而成，裁剪白卡纸形成长宽各1米的正方形，在加工后的正方形上用黑色水笔绘制10X10的网格，每个小格子长宽各10cm。

四、具体实施方式：

垂直放置标志板，使用普通数码相机对标志板进行任意拍摄，保证标志板处于数码相机的镜头内。

步骤1：设置地面坐标系原点，计算标志板上各点在此坐标系中的相对坐标；

步骤2：在相片上设置相片坐标系远点，计算标志板上各点在此坐标系中的相对坐标。

步骤3：选取15个控制点，将坐标带入数模中求解。

步骤4：计算出普通相机的内外方位元素x₀、y₀、f、a₁、a₂、b₁、b₂、c₁、c₂。

Claims

1.一种测定普通数码相机内外方位元素的方法，其特征是：使用普通数码相机对标志板进行任意摄影，，以标志板的左下角为坐标原点，水平边为X轴，垂直边为Z轴建立物方相对坐标系O-XYZ。在相片上以相片的物理中心为原点，建立平行于相片边缘的相方坐标系o-xy，计算标志板上标志点的物方坐标和相方坐标，利用数模：

\{\begin{matrix} x - x_{0} + Δx = - f \frac{a_{1} (X - X_{s}) + b_{1} (Y - Y_{s}) + c_{1} (Z - Z_{s})}{a_{3} (X - X_{s}) + b_{3} (Y - Y_{s}) + c_{3} (Z - Z_{s})} \\ y - y_{0} + Δy = - f \frac{a_{2} (X - X_{s}) + b_{2} (Y - Y_{s}) + c_{2} (Z - Z_{s})}{a_{3} (X - X_{s}) + b_{3} (Y - Y_{s}) + c_{3} (Z - Z_{s})} \end{matrix}

\{\begin{matrix} {Δx}_{i} = (x_{i} - x_{0}) (k_{1} r^{2} + k_{2} r^{4} + k_{3} r^{6}) \\ {Δy}_{i} = (y_{i} - y_{0}) (k_{1} r^{2} + k_{2} r^{4} + k_{3} r^{6}) \\ r^{2} = {(x_{i} - x_{0})}^{2} + {(y_{i} - y_{0})}^{2} \end{matrix}

式中，x_i、y_i为相方坐标。

2.一种权利要求1中所提到的标志板，其特征是：标志板是由标准白卡纸加工而成，裁剪白卡纸形成长宽各1米的正方形，在加工后的正方形上用黑色水笔绘制10X10的网格，每个小格子长宽各10cm。