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2016-05-07 发布于湖北
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相机检校 1.为什么进行相机检校？ 非量测用数码相机是近景摄影测量获取影像的主要设备之一，相机参数是影响摄影测量成果的一个重要因素，由于非量测数码相机内方位元素和畸变系数未知，且不够稳定，不能直接进行像位的解析计算，因此使用数码相机获取测量数据时，需要对相机进行检校，即求解相机内方位元素（主距与像主点位置）与多种畸变参数。 2.软件介绍 PhotoModeler Scanner是一套基于影像的数字近景摄影测量软件，在国外已广泛应用于建筑、考古与医学等领域。该软件包含普通数码相机的检校模块，能快速实现相机的检校，解算出相机的内方位元素和光学畸变系数，给近景摄影测量工作带来了方便。 知道相机的参数（相机成像几何模型的参数），就可以建立数字影像中像元与被摄物体表面相应的点之间的数学关系。 相机及其参数 直接线性变换(DLT)是一种建立相应物点空间坐标和像点坐标之间直接线性关系的解算方法，该算法不需要相机内外方位元素的原始值，使得直接线性变换在近景摄影测量中的应用十分广泛。 直接线性变换解法的基本关系式： 式中有11个l系数，是内、外方位元素 以及像片比例尺不一致误差 和不正交性误差 的函数。 对于非量测相机而言，其镜头畸变差较大，使得所测像点坐标产生误差，会破坏对应的物方点、投影中心以及像点之间的共线关系，最终必定会为解算物方点位置坐标的精度造成影响，故必须校正像点坐标存在的非线性误差(即光学畸变)。 假设相机镜头畸变差为 ，此时上式改写为： 得出畸变差： 式中，P1、P2为待定镜头偏心畸变差系数；k1、k2、k3为待定镜头对称径向畸变差系数；r为向径， 为解求11个l系数、3个径向畸变系数和2个偏心畸变系数，至少需要8个物方控制点，以及所对应的像点坐标，在解求11个l系数的基础上，算法同时解算出了各像片的内外方位元素以及像片比例尺不一致误差和不正交性误差，最终求解出物方待定点的坐标。 相对三维直接线性变换来说，采用二维直接线性变换法的较少，利用三维控制场对相机检校程序虽简单，但是高精度的三维控制场的建立却十分困难，近年来，随着相机检校技术研究越来越多、越来越深入，对检校也逐渐从三维向二维转变。 当被测物体为二维目标，即认为Z为某一常数时，则二维直接线性变换的基本关系式为： 则有： 对于二维平面控制板而言，坐标系的建立一般是将X、Y轴固定在平面内，此时所有控制点的Z坐标均为0。 畸变系数与直接线性变换系数之间存在一定的相关性，解算出l系数后，就得到相机内方位元素，在利用l系数对未知径向畸变系数k1、k2、k3和偏心畸变系数p1、p2求解，并如下式改正像点坐标，之后再对l系数进行重新计算。 像这样不断的迭代，让畸变系数的改正数与直接线性变换系数均进行收敛，直到收敛在限差范围内就可以结束迭代，就得到了畸变系数的改正数与直接线性变换系数的正确解。再用l系数就得到相机像主点的位置坐标和主距。 实验流程： 1.拍摄标准格点板： 大致保持镜头主光轴与标准格点板间呈45度，从四个方向先拍摄4幅横幅像片，再以镜头主光轴旋转90度，拍摄四幅纵幅像片，为提高精度还可拍摄更多的照片。 打开PhotoModeler Scanner 2.软件操作过程 数码相机的误差由机械误差、电学误差和光学误差组成，机械误差和电学误差合称为像平面内仿射性畸变差。 机械误差是指光学镜头摄取的影像转化为数字化阵列影像这一步产生的误差，主要原因是：扫描阵列不平行于光学影像，致使数字化影像相对于光学影像有旋转；每个阵列元素尺寸不同而产生不均匀变形。它包括像素定位不准、行列不直及相互不垂直等误差，此外还有CCD不同的像元对相同的光强信号转换得到的灰度值有差异的像元敏感不均匀性误差。 电学误差（或行抖动误差）是指影像信号经A/D转换时产生的影像几何误差（即CCD信号转换中的误差）。主要是光电信号转换不完全、信号传递滞后以及CCD驱动电路电压及频率不稳等因素造成，它主要包括行同步误差、场同步误差和像素采样误差，这种误差不仅影响像素的几何位置，同时也影响像素的灰度值，即表现为像点灰度的畸变及像点的移位，在此误差影响下，目标中一条理想的阶跃边缘，在CCD影像上呈一种抖动状，具体表现在目标中的一条直线在CCD影像上呈非规则的抖动状。 光学误差主要是指光学畸变误差，是指物镜系统设计、制作和装配误差引起的像点偏离其理想成像位置的点位误差，主要包括径向畸变差和偏心畸变差两类。一般情况下，偏心畸变差远比径向畸变差小，仅为径向畸变差的1/5～1/7，对于较好的物镜系统，偏心畸变差影响就更小。
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