非量测数码相机的畸变差检测研究.pdf

维普资讯 第 30卷第 1期 测绘科学 VO1．30NO．1 2005年 2月 ScienceofSurveyingandM apping Jan 非量测数码相机的畸变差检测研究 崔红霞①③，孙 杰②，林宗坚②，储美华② (①武汉大学遥感信息工程学院，武汉 430079；② 中国测绘科学研究院，北京 100039； ③辽宁渤海大学信息工程学院，辽宁 锦州 121000) 【摘 要】本文主要研究利用数字畸变模型和附加参数的光束法平差对非量测数码相机进行 内方位元素和畸变差 的测定。分别运用两种检校方法对 UAVRS-Ⅱ无人机遥感系统机 载非量测数码相机进行检校实验 ，并采用统一 比 例尺的方法进行精度 比较。实验结果表 明两种方法检校精度接近 ，证 明了该面阵数码相机 的畸变基本符合 系统畸 变规律，只存在极少量的随机畸变，也进一步证明了利用数字畸变模型纠正数码相机畸变差的可行性。 【关键词】相机检校；畸变；无人机 ；光束法平差 【中图分类号】TP79 【文献标识码】A 【文章编号】1009—2307(2005)叭一0105—03 远的距离下 (拍摄距离 4m)拍摄控制场 ，实验使用 UAVRS- 1 引 言 Ⅱ机载 3008x2000像素的高分辨率面阵数码相机 ，采用 四 非量测数码相机不是专 门为量测 目的设计 的，其 畸变 站对角交 向摄影方式 ，每 站曝光两次共拍摄 了 8张影 像， 性能与胶 片量测摄影机 的畸变性能不完 全相 同。一 般地 ， 镜头焦距 为 20ram，光 圈号数为 18，影像 以Tiff格式存储 数码相机 的畸变差可 以分为系统畸变差 和随机 畸变差 。其 输 出，如图 1、图2所示为在 同一摄站摄取的两张影像 。 中，光学成像系统引起 的畸变和 CCD纵横方 向排列的不垂 直性引起 的畸变差呈现一 定的系统性 ，表 现为系统误 差； 而 CCD组件引起 的电学畸变 以及空间排列不均匀引起 的畸 变表现为较 强 的随机性 。表 现为 随机误 差 。常规 的摄影测 量方法采用建立数学 畸变模 型实现对 畸变差 的”在任 ”或 自检校改正，这种方法忽略 了随机因素引起 的数码相机 的 畸变差 。而建立面积不同的准二维控制 场 ，测 定各类成像 图 1 三维控制场影像 2 相机旋转 9O。拍摄的影像 系统每个像素的总畸变 ，建立该影像专用 的数字畸变模型， 以对各类成 像系统 各个环 节产 生 的各 种畸变进行 总体补 2．2 附加参数 的光束法平差的误差方程 偿 ，是一种不区分系统误差 和随机误差 ，对各种畸变一 光束法平差中的附加参数模型采用公式 (1)所示的参数 模型[ ： 起改 正 的方 法 。为 分析 UAvR II系统 采 用 的非量测 用 3Kx2K面阵数码相机 的畸变形能 ，我们分别采 用这两种方 3x= kl+ k2+(2 ‘+r)‘Pl+2p2xy+bl +b2 法对其畸变差进行纠 正，采用两种精 度评价方 法对二者 的 Ay=yrk‘l+yrk2+2pl + (2 ‘+r)P2 (1) 检校结果进行评定 ，对通过数字畸变模 型改正的像点 的综 其 中， = — 0， = — 0，r=~／ + ，( ，)是 合畸变误差中的系统 畸变和随机 畸变给 出定量 的分析 。通 在如图(3)所