CN105091867A

CN105091867A - 一种航空摄影像对绝对外方位参数的测算方法

Info

Publication number: CN105091867A
Application number: CN201510500414.5A
Authority: CN
Inventors: 冯仲科; 于东海; 刘金成
Original assignee: Beijing Forestry University
Current assignee: North Skyway Aviation Technology Development (Beijing) Co., Ltd.
Priority date: 2015-08-14
Filing date: 2015-08-14
Publication date: 2015-11-25
Anticipated expiration: 2035-08-14
Also published as: CN105091867B

Abstract

一种航空摄影像对绝对外方位参数的测算方法，其特征在于：在航向上选取适当距离的两点拍摄像片任意摄影，分别获取左片S₁和右片S₂，构成一组航空摄影像对。已知两张像片的内方位元素为f，u_i ⁰，v_i ⁰，u_i ^0’，v_i ^0’；计算求得S₁纠正后的像片框标坐标(u_i，v_i)，S₂纠正后的像片框标坐标(u_i’，v_i’)；然后在像片S₁、S₂上分别选取11个同名像点(即i＝1，2，…，11)，最后选取11个同名像点，求解像对的21个绝对外方位参数及缩放系数λ_i共22个未知参数。

Description

一种航空摄影像对绝对外方位参数的测算方法

一、技术领域

该方法属于航空摄影测量中利用像对的内方位元素求解绝对外方位参数的方法。

二、技术背景

在航空摄影测量中，外方位参数是确定光束在给定物方空间坐标系D-XYZ中位置与朝向的要素。外方位元素共有六个，三个外方位直线元素和三个外方位角元素。三个外方位直线元素，即坐标值(X_S，Y_S，Z_S)，用以形容光束顶点(摄影中心)S在物方空间坐标系D-XYZ中的位置；三个外方位角元素用以形容光束在物方空间坐标系D-XYZ中的朝向。

像空间坐标系S-xyz经过顺序旋转三个角度得到空间辅助坐标系S-XYZ，其中分别为像点在像空间坐标系S-xyz中绕y轴、x轴、z轴的旋转角度。

三、发明内容

一种航空摄影像对绝对外方位参数的测算方法，其特征在于：在航向上选取适当距离的两点拍摄像片任意摄影，分别获取左片S₁和右片S₂，构成一组航空摄影像对。已知两张像片的内方位元素为f，u_i ⁰，v_i ⁰，u_i ^0’，v_i ^0'；计算求得S₁纠正后的像片框标坐标(u_i，v_i)，S₂纠正后的像片框标坐标(u_i'，v_i')；然后在像片S₁、S₂上分别选取11个同名像点(即i＝1，2，…，11)，由航空摄影测量知识得到两张像片S₁和S₂之间的关系式：

λ_{i} R_{1} (\begin{matrix} u_{i} \\ f \\ v_{i} \end{matrix}) + (\begin{matrix} bx \\ by \\ bz \end{matrix}) = R_{2} (\begin{matrix} {u_{u}}^{'} \\ f \\ {v_{u}}^{'} \end{matrix})

其中，R₁，R₂是旋转矩阵；λ_i，r_i，r_i’是缩放系数；bx，by，bz分别表示三个外方位直线元素X_S，Y_S，Z_S的改变量ΔX_S，ΔY_S，ΔZ_S与缩放系数r_i’之间的关系。

R_{1} = (\begin{matrix} a_{1} & b_{1} & c_{1} \\ a_{2} & b_{2} & c_{2} \\ a_{3} & b_{3} & c_{3} \end{matrix}), R_{2} = (\begin{matrix} {a_{1}}^{'} & {b_{1}}^{'} & {c_{1}}^{'} \\ {a_{2}}^{'} & {b_{2}}^{'} & {c_{2}}^{'} \\ {a_{3}}^{'} & {b_{3}}^{'} & {c_{3}}^{'} \end{matrix})

λ_{i} = \frac{r_{i}}{{r_{i}}^{'}}

(\begin{matrix} bx \\ by \\ bz \end{matrix}) = \frac{1}{{r_{i}}^{'}} (\begin{matrix} Δ X_{s} \\ Δ Y_{s} \\ Δ Z_{s} \end{matrix})

最后选取11个同名像点，求解像对的21个绝对外方位参数及缩放系数λ_i共22个未知参数：

\overset{A}{3 \cdot 22} \overset{x}{22 \cdot 1} + \overset{B}{3 \cdot 1} = \overset{O}{3 \cdot 1}

其中A是系数矩阵；x为待求参数阵；B为常数。

本发明方法具有以下优点：

用航向上拍摄的两张像片构成一组航空摄影像对，在已知两张像片内方位元素的情况下，选取11个同名像点，解算出外方位参数及缩放系数这22个参数。

四、附图说明：

下面结合附图和对本方法进一步说明。

图1是像片的内外方位元素示意图。其中，D-XYZ为物方空间坐标系，S-xyz为像空间坐标系，S-XYZ为空间辅助坐标系，k、ω为三个旋转角度，S为摄影中心，f为主距，X_S、Y_S、Z_S为三个外方位直线元素。

图2是像片示意图。其中，(a)表示像片S₁和S₂的框标坐标系；(b)表示摄影时两张像片的相对位置。

五、具体实施方式：

1、在航向上选取适当距离的两点，并在这两点上分别摄影获取左片S₁和右片S₂，构成一组像对；

2、根据两张像片的内方位元素为计f，u_i ⁰，v_i ⁰，u_i ^0’，v_i ^0'，算求得S₁纠正后的像片框标坐标为(u_i，v_i)，S₂纠正后的像片框标坐标为(u_i’，v_i’)；

3、然后根据航空摄影测量知识解得两张像片S₁和S₂之间的解析关系；

4、最后选取11个同名像点，求解像对的21个绝对外方位参数及缩放系数λ_i共22个未知参数。

Claims

1.一种航空摄影像对绝对外方位参数的测算方法，其特征在于：在航向上选取适当距离的两点拍摄像片任意摄影，分别获取左片S₁和右片S₂，构成一组航空摄影像对。已知两张像片的内方位元素为f，u_i ⁰，v_i ⁰，u_i ^0’，v_i ^0’；计算求得S₁纠正后的像片框标坐标(u_i，v_i)，S₂纠正后的像片框标坐标(u_i’，v_i’)；然后在像片S₁、S₂上分别选取11个同名像点(即i＝1，2，…，11)，由航空摄影测量知识得到两张像片S₁和S₂之间的关系式：

λ_{i} R_{1} (\begin{matrix} u_{i} \\ f \\ v_{i} \end{matrix}) + (\begin{matrix} bx \\ by \\ bz \end{matrix}) = R_{2} (\begin{matrix} u_{i}^{'} \\ f \\ v_{i}^{'} \end{matrix})

其中，R₁，R₂是旋转矩阵；λ_i，r_i，r_i’是缩放系数；bx，by，bz分别表示三个外方位直线元素X_S，Y_S，Z_S的改变量ΔX_S，ΔY_S，ΔZ_S与缩放系数r_i’之间的关系；最后选取11个同名像点，求解像对的21个绝对外方位参数及缩放系数λ_i共22个未知参数：

\overset{A}{3 \cdot 22} \overset{x}{22 \cdot 1} + \overset{B}{3 \cdot 1} = \overset{O}{3 \cdot 1}

其中A是系数矩阵；x为待求参数阵；B为常数。