红外与激光工程
2021, 50(1): 20200143
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 中国科学院航空光学成像与测量重点实验室, 吉林 长春 130033
针对精密测角算法标定线阵相机内方位元素时仅标定一维方向的主点坐标及畸变, 导致该标定算法适应性及精度受限的问题, 提出了一种线阵相机二维高精度内方位标定方法。首先, 分析了线阵相机内方位元素模型, 然后, 针对该模型提出了一种基于二维转台的二维标定方法, 并给出了详细的标定步骤及数据处理方法, 最后, 将本文提出方法的标定结果与精密测角算法的标定结果进行了对比, 结果表明, 本文提出的标定方法的重投影误差为0.34 pixel, 相比于精密测角算法的1.25 pixel, 显著提高了标定精度, 且标定时不需要进行对准、调平等操作, 标定过程操作简单。
线阵相机 高精度内方位元素标定 二维标定 精密测量 line-scan camera high precision calibration two-dimensional calibration precision measurement
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所， 吉林 长春 130033
2 中国科学院航空光学成像与测量重点实验室， 吉林 长春 130033
测绘相机几何标定在航空测绘中具有重要作用。具有测绘功能的相机在使用前 必须经过标定。分析了测绘相机几何标定的基本原理和方法，然后对精密测角算法、改进精 密测角算法、三维试验场标定法、张正友标定法、径向排列约束(Radial Alignment Constraint, RAC)标定法以及自标定方法进行了具体分析，并 给出了各种标定方法的精度对比及评价分析，从而为处于不同环境条件下的航空测绘相机的几何标定提供参考。
航空测绘相机 内方位元素标定 针孔模型 外方位元素标定 aerial mapping camera intrinsic parameters calibration pinhole model extrinsic parameter calibration
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院航空光学成像与测量重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
为了提高彩色大面阵航空测绘相机的成像分辨率和测绘精度，对其前向像移补偿的可行性进行了分析，并设计了前向像移补偿机构。根据航空成像的中心投影模型，研究了前向像移补偿下航空测绘相机内、外方位元素的变化对成像过程的影响，证明了前向像移补偿的可行性；设计了一套基于等径共轭凸轮机构的前向像移补偿机构，并分析了各种误差因素对测绘精度的影响；提出了基于仿射变换的误差纠正方法。实验结果表明，提出的前向像移补偿方法正确，机构引入误差的纠正精度可以达到0.001 mm。
探测器 航空测绘相机 前向像移补偿 内方位元素标定 精度分析
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
由于测绘相机的关键几何参数内方位元素和畸变的标定精度决定相机的立体测绘精度，本文提出了一种离轴三反时间延迟积分(TDI)CCD相机内方位元素和畸变的标定方法。介绍了离轴三反TDICCD相机的光学系统和像面拼接方法，明确了该相机内方位元素和畸变的含义。建立了标定系统及相应的数学模型，应用最小二乘回归法求得了内方位元素和畸变的表达式。利用提出的方法标定了相机的内方位元素和畸变，并对标定误差进行了分析。结果表明:该方法对主点的标定精度可达10 μm(1σ)，对主距的标定精度可达20 μm(1σ)，对畸变的标定精度为23 μm(1σ)。结果显示提出的标定方法快捷且有效。
时间延迟积分CCD相机 离轴三反相机 内方位元素 畸变 标定 Time Delay Integration (TDI) CCD camera three-mirror off-axis camera inner orientation parameter distortion calibration
1 中国科学院空间信息处理与应用系统技术重点实验室, 北京 100190
2 中国科学院电子学研究所, 北京 100190
3 中国科学院研究生院, 北京 100190
遥感相机内方位元素的在轨标定对遥感图像的定位和测量具有重要意义。利用线阵推扫传感器构像模型, 提出了一种对CBERS-02B星HR相机内方位元素进行在轨标定的方法。该方法以内方位元素和姿态角为未知参数, 建立地面控制点和相应像点的共线方程组, 通过解算共线方程组获得内方位元素。实验证明, 用该方法对内方位元素进行在轨标定, 具有很好的稳定性和精度。
在轨标定 内方位元素 线阵推扫 共线方程 calibration on-orbit interior orientation push-broom CBERS-02B CBERS-02B colinearity equation
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国科学院 研究生院，北京 100039
为满足单个或一批次测绘相机的标定，提出了一种利用已知坐标值的星点对测绘相机进行标定的方法。介绍了该方法的原理以及计算步骤，给出了实验过程。该方法建立在小孔成像的基础上，通过各个坐标系的相互转换，建立起星点坐标和像素坐标之间的联系，以此求解相机内方位元素。与基于平行光管和精密转台的精密测角法相比，该方法不需要昂贵的实验设备，且简化了标定步骤。最后，对标定精度进行了分析，讨论了噪声扰动和已知内方位元素误差对标定结果的影响。分析结果表明，采用该标定方法，相机的主点精度优于3 μm(1/3 pixel)，主距精度优于7 μm(小于1 pixel)，满足标定精度要求。
相机标定 星点 内方位元素 标定精度 camera calibration star point inner orientation element calibration precision
中国科学院西安光学精密机械研究所, 西安 710119
依据星载单镜头TDI CCD立体相机立体成像及测绘要求,结合普通测绘相机内方位元素,提出了星载单镜头立体相机内方位元素由焦距、主点位置、立体成像角(前后视交角)、图像畸变等元素组成。给出了立体相机内方位元素测试的方法,针对立体相机成像特点给出了计算内方位元素的算法,对其进行了实际测量和验证,其测量结果符合设计要求。
光学测量 TDI CCD立体相机 内方位元素 立体成像角 图像畸变 optical measurement TDI CCD stereo camera inner orientation elements stereo imaging angle image distortion
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林,长春,130033
本文首先对宽覆盖面阵测绘相机的组成和工作原理进行介绍.针对这种相机的特殊性,提出了对相机内方位元素的标定方法.通过对所研制相机参数的测量,利用偏最小二乘回归理论方法标定出了相机的内方位元素.并通过对标定结果的分析,验证了标定方法的正确性以及精度的可靠性.
CCD相机 内方位元素 标定 相机夹角
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林,长春,130022
2 长春大学电气信息工程学院,吉林,长春,130022
为了解决三线阵CCD立体测绘相机内方位元素的几何标定问题,提出了一种实现相机亚像元精度内方位元素和交会角标定的方法.该方法利用光学高精度角度发生器和CCD细分测量相结合的检测方法,由最小二乘回归分析,实现相机内方位元素的标定,并通过扫描星点图像标定交会角.校飞实验的数据处理结果验证了该方法的有效性.
CCD摄像机 内方位元素 交会角 几何标定
