專利名稱：實驗室內內方位元素標定方法
技術領域：
本發(fā)明屬于航空測繪技術領域，特別是涉及一種測繪相機內方位元素實驗室內高精度標定方法。
背景技術：
為了使獲取圖像的信息正確描述空間物點，測繪相機在使用前必須進行精密標定和校正，特別是用于精密測量的相機，光學畸變的大小對測量精度具有決定性的意義，精確標定測繪相機主點、主距等內方位元素是實現(xiàn)高精度測繪的一個必要條件。目前的測繪相機實驗室內內方位元素采用精密測角法進行標定，標定方法如

圖1 所示M為轉臺處于零位時通過平行光管的星點在CXD像面所成像的初始值，一般取為CXD 像面的幾何中心；0為光學系統(tǒng)的待求主點；SX為主點在CXD像面上的投影；0 為待求主距，X0為主點標定值，fx為主距標定值，位于物方視場角度α i處星點Pi通過平行光管成像于焦平面P' i處。根據(jù)幾何光學，^aPi光線的光學畸變Ai為Δ j = Xi-X0-^ X tan ( α j-d α ) (1)將tan ( α ^d α )泰勒展開，并略去高階項可得tan ( α j-d α ) = tan α j-sec2 OiXda (2)式中—=射311(>)，若 << fx，近似可得，徹。|。經(jīng)過上述簡化，可得
J XJ XΔ j = Xi-^tan α j+x^an2 α j (3)用精密轉臺改變角度，獲取多個星點角度及像點位置，以觀測點畸變平方和ras 最小為約束條件，根據(jù)最小二乘算法求解主點、主距等內方位元素。
-TjXi tan2 a χ Ztan2 a + Σχ； tana, χ Ztan3 a/ ,、X0=~l^-i~^~;v+ 、2——(4)
Σ tan Oii χ 2.tan at - (2. tan at)
Σ Xi tan α χ Σ tan4 a - Σ Xi tan2 α χ Σ tan3 aΛ =-^--^"“^-,(5)
Ltan at χ 2. tan at - (2. tan ajPRS = Σ Δ 2J = Σ (Xi-fxtan α ^x0 tan2 α J2(6)實現(xiàn)這種方法的裝置包括標準光源1、光管支架2、平行光管3、測繪相機4、相機支架5、精密轉臺6、隔振平臺7，如圖2所示。該標定算法具有如下缺陷l、tan(ai-da)泰勒展開時略去的高階項及da取值f1時的近似簡化，引入了理
J X
論誤差；2、獲取觀測點Pl，p2. . . pn時角度誤差σ α及獲取像點坐標X1, x2. . . Xn時位置誤差 σ χ致使觀測點數(shù)量及分布狀態(tài)影響相機內方位元素的最終標定精度
發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種能夠減小理論誤差及觀測點分布狀態(tài)對標定結果影響的高精度實驗室內內方位元素標定方法。為了解決上述技術問題，本發(fā)明的實驗室內內方位元素標定方法包括下述步驟(1)根據(jù)所需的最終標定精度設定分組逼近精度ξ ；(2)調整轉臺的位置，使平行光管的星點成像于C⑶像面的幾何中心，并將此時轉臺的位置作為轉臺零位；根據(jù)測繪相機視場角確定觀測點間隔角度，開始采樣，得到第1組觀測點Pli的物方視場角度α 和星點像坐標Xli，其中i = 1，2......HijII1為第一組觀測
點數(shù)量；(3)利用第1組觀測點Pli的物方視場角度α π和星點像坐標Xli，根據(jù)精密測角法計算得到第1組主點、主距標定值fxl ；(4)調整轉臺的位置，使平行光管的星點成像于C⑶像面上第1組主點標定值處，將此時轉臺的位置作為轉臺零位，重復進行采樣，得到第2組觀測點p2i的物方視場角度
α 2i和星點像坐標，其中i = 1，2......n2 ；利用第2組觀測點p2i的物方視場角度α 2i
和星點像坐標根據(jù)精密測角法計算得到第2組主點、主距的標定值&2、fx2 ；(5)利用精密測角法依次根據(jù)第3組、第4組......，第t組，......觀測點的物
方視場角度α 3i，Ci4i......ati和星點像坐標^c3i，X4i......^cti，根據(jù)精密測角法計算第3、
第4......第t組...主點、主距的標定值 3，^......x0t>fx3;fx4.......fxt，測量每組數(shù)
據(jù)時均以平行光管的星點成像于上一組主點標定值處轉臺的位置作為零位；若l^-x.」 > ξ，則以平行光管的星點成像于^lt處轉臺的位置作為零位，繼續(xù)進行下一組測量；若
x0J+1-x0Jl彡ξ，結束分組漸進過程，再根據(jù)參數(shù)一致性約束計算主點、主距的最終標定值 X0，F(xiàn)x ；所述參數(shù)一致性約束綜合處理具體步驟如下a、采用誤差傳遞理論計算各組的標定精度，第t組的主點、主距及全視場畸變平方和的標定精度分別記為σχ。,，σΛ,，σ—,，根據(jù)最大似然估計計算各組主點、主距及全視場畸變平方和的權值Pxt，Pft, PEt，具體計算如下
權利要求
1. 一種實驗室內內方位元素標定方法，其特征在于包括下述步驟(1)根據(jù)所需的最終標定精度設定分組逼近精度ξ；(2)調整轉臺的位置，使平行光管的星點成像于CCD像面的幾何中心，并將此時轉臺的位置作為轉臺零位；根據(jù)測繪相機視場角確定觀測點間隔角度，開始采樣，得到第1組觀測點Pli的物方視場角度α 和星點像坐標Xli，其中i = 1，2......HijII1為第一組觀測點數(shù)量；(3)利用第1組觀測點Pli的物方視場角度απ和星點像坐標Xli，根據(jù)精密測角法計算得到第1組主點、主距標定值hi、fxl ；(4)調整轉臺的位置，使平行光管的星點成像于CXD像面上第1組主點標定值&處，將此時轉臺的位置作為轉臺零位，重復進行采樣，得到第2組觀測點p2i的物方視場角度α 2i和星點像坐標其中i = 1，2......n2 ；利用第2組觀測點p2i的物方視場角度α 2i和星點像坐標根據(jù)精密測角法計算得到第2組主點、主距的標定值&2、fx2 ；(5)利用精密測角法依次根據(jù)第3組、第4組......，第t組，......觀測點的物方視場角度a4i......Citi和星點像坐標x4i......^cti，根據(jù)精密測角法計算第3、第4......第t組...主點、主距的標定值 3，X04......xot> fx3，fx4......fxt，測量每組數(shù)據(jù)時均以平行光管的星點成像于上一組主點標定值處轉臺的位置作為零位；若l^-x.」 > ξ，則以平行光管的星點成像于^lt處轉臺的位置作為零位，繼續(xù)進行下一組測量；若x0J+1-x0Jl彡ξ，結束分組漸進過程，再根據(jù)參數(shù)一致性約束計算主點、主距的最終標定值 X0，F(xiàn)x ；所述參數(shù)一致性約束綜合處理具體步驟如下a、采用誤差傳遞理論計算各組的標定精度，第t組的主點、主距及全視場畸變平方和的標定精度分別記為σχ。,，，，根據(jù)最大似然估計計算各組主點、主距及全視場畸變平方和的權值Pxt，Pft, PEt，具體計算如下
全文摘要
本發(fā)明涉及一種實驗室內內方位元素標定方法，該方法采用分組漸進方式逐組調整精密轉臺零點位置，逼近內方位元素真值；采用參數(shù)一致性約束綜合處理逼近過程中的各組數(shù)據(jù)，根據(jù)加權理論進行解算。本發(fā)明減小了實驗室內精密測角法中近似簡化及泰勒展開時略去高階項造成的理論誤差；消除了觀測點分布狀態(tài)對標定精度的影響。在相同實驗環(huán)境條件下，較精密測角法可顯著提高標定精度。
文檔編號G01C25/00GK102494698SQ20111041038
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月12日 優(yōu)先權日2011年12月12日
發(fā)明者丁亞林, 劉立國, 惠守文, 李延偉, 遠國勤 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所