CN115200555A - 一种动态摄影测量内外方位元素标定方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种动态摄影测量内外方位元素标定方法及装置，属于光学成像领域，在测量相机与被摄景物之间具有复合相对运动、且初始姿态角不必为零时，采用像移补偿措施提升图像分辨率后，提升测量精度的方法，具体包括动态摄影测量内外方位元素匹配系统及标定方法，可以精确的采集相同时刻的准确内、外方位元素，把动态测量等效为静态测量。提升分辨率的同时，提升了测量精度，与最好的现有技术相比，发明的方法适用范围更广，现有的最好方法仅适用于拍照时姿态角均为零，且仅存在一维直线运动、采用直线运动机构推动探测器的方式进行像移补偿的情况，本方法适用于在曝光过程中，存在姿态角且有摆扫等复合运动情况的场合。

Description

一种动态摄影测量内外方位元素标定方法及装置

技术领域

本发明涉及光学成像领域，特别涉及一种动态摄影测量内外方位元素标定方法及装置。

背景技术

传统的摄影测量数据解算过程中，一般都将测绘相机成像过程认为是静态成像，认为曝光过程中，内、外方位元素均不发生改变，然而很多情况下测量相机需要在与被拍摄景物之间存在相对运动的环境中使用，如航空测绘、工业传送带等应用场合，在曝光成像过程中，测量相机和被拍摄景物间均存在显著的相对运动。以航空成像为例进行说明：航空测绘时，测量相机曝光过程中载机一直处于飞行状态，曝光过程中，飞机的前向飞行导致外方位元素一直发生改变，显然传统的静态处理方法已经不使用该工作模式，应用传统的处理方法将会导致测量精度的降低，特别是当相对运动速度快时，将会对成像质量、测量精度等造成极大的影响。

特别是，近年来出现了摆扫测量相机，该类相机成像过程中，一方面飞机的前向飞行导致外方位元素中的位置一直处于变化状态，另一方面，摆扫还会导致外方位元素中姿态发生变化，同时为了不降低分辨率，还需要采用移动光学元件、探测器等方式进行像移补偿，因此内方位元素可能同时也处于变化状态，采用传统的内方位元素标定方法及摄影测量方法处理此类动态测量问题时，将会导致测绘精度明显降低。

摄影测量时，成像过程符合光线直线传播原理，当测量相机和被测景物存在相对运动时，曝光过程中，光线在成像介质中所成像点的位置处于变化状态，将会导致图像模糊。通常情况下，有二种措施可以消除相对运动的影响：第一种方法为缩短曝光时间，在同样运动速度下，曝光时间越短，图像模糊程度也就越低，运动对成像及测量精度的影响越小，但缩短曝光时间将会导致图像能量变弱，信噪比变差，因此该方法的应用范围受到了限制；第二种方法为像移补偿，通过光学元件、成像介质的反向运动抵消测量相机和物体间相对运动的影响，该方法具有信噪比高、图像质量好等优点，但相对运动容易造成测量相机内方位元素发生变化，造成测量相机精度降低的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例中提供一种动态摄影测量内外方位元素标定方法、装置、计算机设备以及存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质。

第一方面，本发明实施例中提供一种动态摄影测量内外方位元素标定方法，包括：

利用成像组件将测量相机的主点由初始值(x₀，y₀)移动到预定位置(Δx₀，Δy₀)处并固定，采用内方位元素标定方法，在(Δx₀，Δy₀)位置完成相机的内方位元素标定，所述内方位元素标定包括主点、主距、畸变系数，将所述测量相机主点复位至所述初始值(x₀，y₀)；

配置所述测量相机的工作时序，利用运动补偿机构驱动所述成像组件运动，t时刻当所述主点运动到(x_t，y_t)时，所述测量相机启动曝光，同时采集当前时刻的外方位元素，在整个曝光过程中，所述主点按照预定位移量进行移动，物点成像在固定位置，且内方位元素、外方位元素变化量相互抵消，完成标定。

作为一种可选的方案，所述采用内方位元素标定方法，包括：

根据光的直线传播原理，所述测量相机在摄站（X_S，Y_S，Z_S）以姿态角

对物点A（X_A，Y_A，Z_A）成像，φ为俯仰角，ω为横滚角，κ为偏流角，物点坐标记为（x_a，y_a），所述测量相机的内方位元素中所述主点所在初始值坐标记为（x₀，y₀），主距记为f，则物象关系具有第一关系，所述第一关系（1）为：

其中

为姿态角

的旋转矩阵，

为摄影比例因子。

作为一种可选的方案，还包括：

当成像过程所述姿态角

均为零，且仅存在前向飞行一维运动时，所述物象关系中仅摄站中的Xs处于变化状态，通过改变内方位元素中的x₀，且当在任意曝光t时刻，所述初始值坐标x₀的变化量

与摄站位置变化量

满足第二关系时，以使得所述物点坐标（x_a，y_a）在曝光过程中稳定不变，所述第二关系（2）为：

。

作为一种可选的方案，还包括：

当曝光过程中存在复合运动或所述姿态角

不为零时，像点始终成像在像面的固定位置处，所述第一关系中（x_a，y_a）在曝光过程中保证不变，所述摄影比例因子

稳定不变，主距f为定值，在所述曝光过程中，调整所述初始值（x₀，y₀）坐标抵消所述复合运动的影响；

在曝光t时刻，外方位元素由

变化为

，则所述主点的坐标由曝光初始时刻的（x₀，y₀）变化为（x₀（t），y₀（t）），物点坐标保持不变，调整所述第一关系如下：

；

根据调整后的所述第一关系得到x₀（t），y₀（t）的精确解析解，记为第三关系（3）：

。

作为一种可选的方案，所述成像组件为运动光学元件或移动探测器。

第二方面，本发明实施例中还提供一种动态摄影测量内外方位元素标定装置，包括：

内方位元素标定组件，用于利用成像组件将测量相机的主点由初始值(x₀，y₀)移动到预定位置(Δx₀，Δy₀)处并固定，采用内方位元素标定方法，在(Δx₀，Δy₀)位置完成相机的内方位元素标定，所述内方位元素标定包括主点、主距、畸变系数，将所述测量相机主点复位至所述初始值(x₀，y₀)；

外方位元素标定组件，用于配置所述测量相机的工作时序，利用运动补偿机构驱动所述成像组件运动，当所述主点运动到(x_t，y_t)时，所述测量相机启动曝光，同时采集当前时刻的外方位元素，在整个曝光过程中，所述主点按照预定位移量进行移动，物点成像在固定位置，且内方位元素、外方位元素变化量相互抵消，完成标定。

作为一种可选的方案，所述内方位元素标定组件还用于：

根据光的直线传播原理，所述测量相机在摄站（X_S，Y_S，Z_S）以姿态角

对物点A（X_A，Y_A，Z_A）成像，φ为俯仰角，ω为横滚角，κ为偏流角，物点坐标记为（x_a，y_a），所述测量相机的内方位元素中所述初始值坐标记为（x₀，y₀），主距记为f，则物象关系具有第一关系，所述第一关系（1）为：

其中

为姿态角

的旋转矩阵，

为摄影比例因子。

作为一种可选的方案，所述外方位元素标定组件还用于：

当成像过程所述姿态角

均为零，且仅存在前向飞行一维运动时，所述物象关系中仅摄站中的Xs处于变化状态，通过改变内方位元素中的x₀，且当在任意曝光t时刻，所述初始值坐标x₀的变化量

与摄站位置变化量

满足第二关系时，以使得所述物点坐标（x_a，y_a）在曝光过程中稳定不变，所述第二关系（2）为：

。

作为一种可选的方案，所述外方位元素标定组件还用于：

当曝光过程中存在复合运动或所述姿态角

不为零时，像点始终成像在像面的固定位置处，所述第一关系中（x_a，y_a）在曝光过程中保证不变，所述摄影比例因子

稳定不变，主距f为定值，在所述曝光过程中，调整所述初始值（x₀，y₀）坐标抵消所述复合运动的影响；

在曝光t时刻，外方位元素由

变化为

，则主点的坐标由曝光初始时刻的（x₀，y₀）变化为（x₀（t），y₀（t）），物点坐标保持不变，调整所述第一关系如下：

；

根据调整后的所述第一关系得到x₀（t），y₀（t）的精确解析解，记为第三关系（3）：

。

第三方面，本发明实施例中还提供一种计算机设备，包括：

至少一个处理器；以及

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述的动态摄影测量内外方位元素标定方法。

第四方面，本发明实施例中还提供一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，所述计算机指令用于使所述计算机执行上述的动态摄影测量内外方位元素标定方法。

本发明实施例中提供的一种动态摄影测量内外方位元素标定方法、装置以及计算机设备，在测量相机与被摄景物之间具有复合相对运动、且初始姿态角不必为零时，采用像移补偿措施提升图像分辨率后，提升测量精度的方法，具体包括动态摄影测量内外方位元素匹配系统及标定方法，可以精确的采集相同时刻的准确内、外方位元素，把动态测量等效为静态测量。提升分辨率的同时，提升了测量精度，与最好的现有技术相比，发明的方法适用范围更广，现有的最好方法仅适用于拍照时姿态角均为零，且仅存在一维直线运动、采用直线运动机构推动探测器的方式进行像移补偿的情况，本方法适用于在曝光过程中，存在姿态角且有摆扫等复合运动情况的场合。

附图说明

图1为本发明实施例中提供一种动态摄影测量内外方位元素标定方法的流程图；

图2为本发明实施例中提供一种动态摄影测量内外方位元素标定方法中曝光过程中内、外方位元素的变化示意图；

图3为本发明实施例中提供另一种动态摄影测量内外方位元素标定方法的流程示意图；

图4为本发明实施例中提供一种动态摄影测量内外方位元素标定装置的结构示意图；

图5为本发明实施例中提供一种计算机设备的结构框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

结合图1所示，本发明实施例中提供一种动态摄影测量内外方位元素标定方法，包括：

S101、利用成像组件将测量相机的主点由初始值(x₀，y₀)移动到预定位置(Δx₀，Δy₀)处并固定，采用内方位元素标定方法，在(Δx₀，Δy₀)位置完成相机的内方位元素标定，所述内方位元素标定包括主点、主距、畸变系数，将所述测量相机主点复位至所述初始值(x₀，y₀)；

S102、配置所述测量相机的工作时序，利用运动补偿机构驱动所述成像组件运动，当所述主点运动到(x_t，y_t)时，所述测量相机启动曝光，同时采集当前时刻的外方位元素，在整个曝光过程中，所述主点按照预定位移量进行移动，物点成像在固定位置，且内方位元素、外方位元素变化量相互抵消，完成标定。

图2中示出曝光过程中内、外方位元素变化情况，其中V表示铅垂面，H表示水平面，V对应线条为物、像相对运动速度示意，由于曝光时间较短，可以认为速度为固定量，

对应线条为主点速度示意，

对应的线条为物、像相对位置、角度示意，（Δx₀，Δy₀）对应的线条为主点位置变化示意，物、像相对运动速度示意，由于曝光时间较短，可以认为速度为固定量。

可选地，所述成像组件为运动光学元件或移动探测器，对此不做限定。

本发明实施例中提供的一种动态摄影测量内外方位元素标定方法，测量相机与被摄景物之间具有复合相对运动、且初始姿态角不必为零时，采用像移补偿措施提升图像分辨率后，提升测量精度的方法，具体包括动态摄影测量内外方位元素匹配系统及标定方法，可以精确的采集相同时刻的准确内、外方位元素，把动态测量等效为静态测量。提升分辨率的同时，提升了测量精度，与最好的现有技术相比，发明的方法适用范围更广，现有的最好方法仅适用于拍照时姿态角均为零，且仅存在一维直线运动、采用直线运动机构推动探测器的方式进行像移补偿的情况，本方法适用于在曝光过程中，存在姿态角且有摆扫等复合运动情况的场合。

结合图3所示，在一些实施例中，所述采用内方位元素标定方法，包括：

根据光的直线传播原理，所述测量相机在摄站（X_S，Y_S，Z_S）以姿态角

对物点A（X_A，Y_A，Z_A）成像,姿态角

，其中φ为俯仰角，ω为横滚角，κ为偏流角，物点坐标记为（x_a，y_a），所述测量相机的内方位元素中所述主点坐标记为（x₀，y₀），主距记为f，则物象关系具有第一关系，所述第一关系（1）为：

其中

为姿态角

的旋转矩阵，

为摄影比例因子。

在一些实施例中，还包括：

当成像过程所述姿态角

均为零，且仅存在前向飞行一维运动时，所述物象关系中仅摄站中的Xs处于变化状态，通过改变内方位元素中的x₀，且当在任意曝光t时刻，所述初始值坐标x₀的变化量

与摄站位置变化量

满足第二关系时，以使得所述物点坐标（x_a，y_a）在曝光过程中稳定不变，所述第二关系（2）为：

。

在一些实施例中，还包括：

当曝光过程中存在复合运动或所述姿态角

不为零时，像点始终成像在像面的固定位置处，所述第一关系中（x_a，y_a）在曝光过程中保证不变，所述摄影比例因子

稳定不变，主距f为定值，在所述曝光过程中，调整所述初始值（x₀，y₀）坐标抵消所述复合运动的影响；

在曝光t时刻，外方位元素由

变化为

，则主点的坐标由曝光初始时刻的（x₀，y₀）变化为（x₀（t），y₀（t）），物点坐标保持不变，调整所述第一关系

如下：

；

根据调整后的所述第一关系（1）得到x₀（t），y₀（t）的精确解析解，记为第三关系（3）：

。

其中φ表示函数关系，φ ₁和φ ₂分别对应x₀（t）和y₀（t）的计算，x₀（t）和y₀（t）是因变量，

是自变量，通过函数关系对x₀（t）和y₀（t）进行计算得到精确解析解。

通过式（3）可以看出，曝光过程中，通过内方位元素的变化抵消了外方位元素复合运动的影响，但在曝光过程的任意t时刻，变化后的内、外方位元素仍然满足式（1）所示的共线方程，即只需选取曝光过程中，同一时刻时对应的变化后的外方位元素和内方位元素进行运算，就可以做到动态测量内、外方位元素的匹配系统，将动态测量转化为静态测量。

结合图3所示，本发明实施例中提供的标定方法，下面针对其中参数变化的过程进行介绍，具体包括以下：

根据光的直线传播原理，测量相机在摄站（X_S，Y_S，Z_S）以姿态角

对物点A（X_A，Y_A，Z_A）成像，其中φ为俯仰角，ω为横滚角，κ为偏流角，物点坐标记为（x_a，y_a），相机的内方位元素中主点坐标记为（x₀，y₀），主距记为f，则物象关系如式（1）所示：

式（1）中

为姿态角

的旋转矩阵，

为摄影比例因子。

当成像过程姿态角

均为零，且仅存在前向飞行一维运动时，即式（1）中仅摄站中的Xs处于变化状态，此时通过改变内方位元素中的x₀，且当在任意曝光t时刻，x₀的变化量

与摄站位置变化量

满足式（2）时，可以实现物点坐标（x_a，y_a）在曝光过程中稳定不变。

通过式（2）可以看出，当外方位元素变化时，如果内方位元素不变，此时像点位置坐标将会由

变化为

，在图像中表现为像点成像位置发生变化，像点弥散，像移得不到补偿，成像模糊，将会导致测量精度降低。当外方位元素变化

时，同时内方位元素的变化量满足式（2）时，可由式（1）计算得出，此时物点对应的像点坐标稳定不变，像移得以补偿，图像质量好。

同时可以得出：虽然曝光过程中，外方位元素中的位置和内方位元素中的主点坐标始终处于变化状态，但在同一时刻时，变化后的内、外方位元素仍然满足式（1）所示的共线方程，即在同一时刻，变化的外方位元素及内方位元素其对测量的影响相互抵消了。因此，只需选取曝光过程中，同一时刻对应的测量相机外方位元素和内方位元素进行运算，就可以做到动态测量内、外方位元素的匹配系统，将动态测量转化为静态测量。

值得注意的是，当曝光过程中姿态角

不为零时，且曝光过程中具有线、角的复合运动时，式（2）不再适用，需要进行深入分析，分析方法如下：

根据式（1），当曝光过程中存在复合运动或姿态角不为零时，为了补偿运动导致的像移，需要保证在整个曝光过程中，像点始终成像在像面的固定位置处，即式（1）中（x_a，y_a）在曝光过程中应保证不变，要求摄影比例因子

稳定，主距f为定值，此时需要在曝光过程中，改变内方位元素主点x₀，y₀坐标抵消复合运动的影响。

根据上述约束，在曝光t时刻，外方位元素由

变化为

，则主点的坐标由曝光初始时刻的（x₀，y₀）变化为（x₀（t），y₀（t）），物点坐标保持不变，重写式（1）如下：

根据上式可得到x₀（t），y₀（t）的精确解析解，记为：

通过式（3）可以看出，曝光过程中，通过内方位元素的变化抵消了外方位元素复合运动的影响，但在曝光过程的任意t时刻，变化后的内、外方位元素仍然满足式（1）所示的共线方程，即只需选取曝光过程中，同一时刻时对应的变化后的外方位元素和内方位元素进行运算，就可以做到动态测量内、外方位元素的匹配系统，将动态测量转化为静态测量。

结合图4所示，相应地，本发明实施例中还提供一种动态摄影测量内外方位元素标定装置，包括：

内方位元素标定组件401，用于利用成像组件将测量相机的主点由初始值(x₀，y₀)移动到预定位置(Δx₀，Δy₀)处并固定，采用内方位元素标定方法，在(Δx₀，Δy₀)位置完成相机的内方位元素标定，所述内方位元素标定包括主点、主距、畸变系数，将所述测量相机主点复位至所述初始值(x₀，y₀)；

外方位元素标定组件402，用于配置所述测量相机的工作时序，利用运动补偿机构驱动所述成像组件运动，当所述主点运动到(x_t，y_t)时，所述测量相机启动曝光，同时采集当前时刻的外方位元素，在整个曝光过程中，所述主点按照预定位移量进行移动，物点成像在固定位置，且内方位元素、外方位元素变化量相互抵消，完成标定。

作为一种可选的方案，所述内方位元素标定组件还用于：

根据光的直线传播原理，所述测量相机在摄站（X_S，Y_S，Z_S）以姿态角

对物点A（X_A，Y_A，Z_A）成像，物点坐标记为（x_a，y_a），所述测量相机的内方位元素中所述初始值坐标记为（x₀，y₀），主距记为f，则物象关系具有第一关系，所述第一关系为：

其中

为姿态角

的旋转矩阵，

为摄影比例因子。

作为一种可选的方案，所述外方位元素标定组件还用于：

当成像过程所述姿态角

均为零，且仅存在前向飞行一维运动时，所述物象关系中仅摄站中的Xs处于变化状态，通过改变内方位元素中的x₀，且当在任意曝光t时刻，所述初始值坐标x₀的变化量

与摄站位置变化量

满足第二关系时，以使得所述物点坐标（x_a，y_a）在曝光过程中稳定不变，所述第二关系为：

。

作为一种可选的方案，所述外方位元素标定组件还用于：

当曝光过程中存在复合运动或所述姿态角

不为零时，所述像点始终成像在像面的固定位置处，所述第一关系中（x_a，y_a）在曝光过程中保证不变，所述摄影比例因子

稳定不变，主距f为定值，在所述曝光过程中，调整所述初始值（x₀，y₀）坐标抵消所述复合运动的影响；

在曝光t时刻，外方位元素由

变化为

，则主点坐标由曝光初始时刻的（x₀，y₀）变化为（x₀（t），y₀（t）），物点坐标保持不变，调整所述第一关系如下：

；

根据调整后的所述第一关系得到x₀（t），y₀（t）的精确解析解，记为第三关系：

。

相应地，根据本发明的实施例，本发明还提供了一种计算机设备、一种可读存储介质和一种计算机程序产品。

图5为本发明实施例中提供的一种计算机设备12的结构示意图。图5示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性计算机设备12的框图。图5显示的计算机设备12仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图5所示，计算机设备12以通用计算设备的形式表现。计算机设备12旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。

计算机设备12的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元16，系统存储器28，连接不同系统组件(包括系统存储器28和处理单元16)的总线18。

总线18表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(ISA)总线，微通道体系结构(MAC)总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会(VESA)局域总线以及外围组件互连(PCI)总线。

计算机设备12典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被计算机设备12访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。

系统存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(RAM)30和高速缓存32。计算机设备12可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统34可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图5未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图5中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如CD-ROM、DVD-ROM或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。存储器28可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。

具有一组(至少一个)程序模块42的程序/实用工具40，可以存储在例如存储器28中，这样的程序模块42包括但不限于操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块42通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。

计算机设备12也可以与一个或多个外部设备14(例如键盘、指向设备、显示器24等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该计算机设备12交互的设备通信，和/或与使得该计算机设备12能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口22进行。并且，计算机设备12还可以通过网络适配器20与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图5所示，网络适配器20通过总线18与计算机设备12的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合计算机设备12使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

处理单元16通过运行存储在系统存储器28中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现本发明实施例所提供的动态摄影测量内外方位元素标定方法。

本发明实施例中还提供一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，该程序被处理器执行时本申请所有发明实施例提供的动态摄影测量内外方位元素标定方法。

本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络包括局域网(LAN)或广域网(WAN)连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

本发明实施例还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现根据上述的动态摄影测量内外方位元素标定方法。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发公开中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种动态摄影测量内外方位元素标定方法，其特征在于，包括：

利用成像组件将测量相机的主点由初始值(x₀，y₀)移动到预定位置(Δx₀，Δy₀)处并固定，采用内方位元素标定方法，在(Δx₀，Δy₀)位置完成相机的内方位元素标定，所述内方位元素标定包括主点、主距、畸变系数，将所述测量相机主点复位至所述初始值(x₀，y₀)；

配置所述测量相机的工作时序，利用运动补偿机构驱动所述成像组件运动，t时刻当所述主点运动到(x_t，y_t)时，所述测量相机启动曝光，同时采集当前时刻的外方位元素，在整个曝光过程中，所述主点按照预定位移量进行移动，物点成像在固定位置，且内方位元素、外方位元素变化量相互抵消，完成标定。

2.根据权利要求1所述的动态摄影测量内外方位元素标定方法，其特征在于，所述采用内方位元素标定方法，包括：

根据光的直线传播原理，所述测量相机在摄站（X_S，Y_S，Z_S）以姿态角

对物点A（X_A，Y_A，Z_A）成像，φ为俯仰角，ω为横滚角，κ为偏流角，物点坐标记为（x_a，y_a），所述测量相机的内方位元素中所述主点所在初始值坐标记为（x₀，y₀），主距记为f，则物象关系具有第一关系，所述第一关系（1）为：

其中

为姿态角

的旋转矩阵，

为摄影比例因子。

3.根据权利要求2所述的动态摄影测量内外方位元素标定方法，其特征在于，还包括：

当成像过程所述姿态角

均为零，且仅存在前向飞行一维运动时，所述物象关系中仅摄站中的Xs处于变化状态，通过改变内方位元素中的x₀，且当在任意曝光t时刻，所述初始值坐标x₀的变化量

与摄站位置变化量

满足第二关系时，以使得所述物点坐标（x_a，y_a）在曝光过程中稳定不变，所述第二关系（2）为：

。

4.根据权利要求2所述的动态摄影测量内外方位元素标定方法，其特征在于，还包括：

当曝光过程中存在复合运动或所述姿态角

不为零时，像点始终成像在像面的固定位置处，所述第一关系中（x_a，y_a）在曝光过程中保证不变，所述摄影比例因子

稳定不变，主距f为定值，在所述曝光过程中，调整所述初始值（x₀，y₀）坐标抵消所述复合运动的影响；

在曝光t时刻，外方位元素由

变化为

，则所述主点的坐标由曝光初始时刻的（x₀，y₀）变化为（x₀（t），y₀（t）），物点坐标保持不变，调整所述第一关系（1）如下：

；

根据调整后的所述第一关系得到x₀（t），y₀（t）的精确解析解，记为第三关系（3）：

，其中φ表示函数关系，φ ₁和φ ₂分别对应x₀（t）和y₀（t）的计算，x₀（t）和y₀（t）是因变量，

是自变量，通过函数关系对x₀（t）和y₀（t）进行计算得到精确解析解。

5.根据权利要求1所述的动态摄影测量内外方位元素标定方法，其特征在于，所述成像组件为运动光学元件或移动探测器。

6.一种动态摄影测量内外方位元素标定装置，其特征在于，包括：

内方位元素标定组件，用于利用成像组件将测量相机的主点由初始值(x₀，y₀)移动到预定位置(Δx₀，Δy₀)处并固定，采用内方位元素标定方法，在(Δx₀，Δy₀)位置完成相机的内方位元素标定，所述内方位元素标定包括主点、主距、畸变系数，将所述测量相机主点复位至所述初始值(x₀，y₀)；

外方位元素标定组件，用于配置所述测量相机的工作时序，利用运动补偿机构驱动所述成像组件运动，t时刻当所述主点运动到(x_t，y_t)时，所述测量相机启动曝光，同时采集当前时刻的外方位元素，在整个曝光过程中，所述主点按照预定位移量进行移动，物点成像在固定位置，且内方位元素、外方位元素变化量相互抵消，完成标定。

7.根据权利要求6所述的动态摄影测量内外方位元素标定装置，其特征在于，所述内方位元素标定组件还用于：

根据光的直线传播原理，所述测量相机在摄站（X_S，Y_S，Z_S）以姿态角

对物点A（X_A，Y_A，Z_A）成像，φ为俯仰角，ω为横滚角，κ为偏流角，物点坐标记为（x_a，y_a），所述测量相机的内方位元素中所述主点所在初始值坐标记为（x₀，y₀），主距记为f，则物象关系具有第一关系，所述第一关系（1）为：

其中

为姿态角

的旋转矩阵，

为摄影比例因子。

8.根据权利要求7所述的动态摄影测量内外方位元素标定装置，其特征在于，所述外方位元素标定组件还用于：

当成像过程所述姿态角

均为零，且仅存在前向飞行一维运动时，所述物象关系中仅摄站中的Xs处于变化状态，通过改变内方位元素中的x₀，且当在任意曝光t时刻，所述初始值坐标x₀的变化量

与摄站位置变化量

满足第二关系时，以使得所述物点坐标（x_a，y_a）在曝光过程中稳定不变，所述第二关系（2）为：

。

9.根据权利要求7所述的动态摄影测量内外方位元素标定装置，其特征在于，所述外方位元素标定组件还用于：

当曝光过程中存在复合运动或所述姿态角

不为零时，像点始终成像在像面的固定位置处，所述第一关系中（x_a，y_a）在曝光过程中保证不变，所述摄影比例因子

稳定不变，主距f为定值，在所述曝光过程中，调整所述初始值（x₀，y₀）坐标抵消所述复合运动的影响；

在曝光t时刻，外方位元素由

变化为

，则所述主点的坐标由曝光初始时刻的（x₀，y₀）变化为（x₀（t），y₀（t）），物点坐标保持不变，调整所述第一关系（1）如下：

；

根据调整后的所述第一关系得到x₀（t），y₀（t）的精确解析解，记为第三关系（3）：

；

其中φ表示函数关系，φ ₁和φ ₂分别对应x₀（t）和y₀（t）的计算，x₀（t）和y₀（t）是因变量，

是自变量，通过函数关系对x₀（t）和y₀（t）进行计算得到精确解析解。

10.一种计算机设备，其特征在于，包括：

至少一个处理器；以及

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1至5中任一项所述的动态摄影测量内外方位元素标定方法。

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