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专利名称：实验室内内方位元素标定方法
技术领域：
本发明属于航空测绘技术领域，特别是涉及一种测绘相机内方位元素实验室内高精度标定方法。
背景技术：
为了使获取图像的信息正确描述空间物点，测绘相机在使用前必须进行精密标定和校正，特别是用于精密测量的相机，光学畸变的大小对测量精度具有决定性的意义，精确标定测绘相机主点、主距等内方位元素是实现高精度测绘的一个必要条件。目前的测绘相机实验室内内方位元素采用精密测角法进行标定，标定方法如

图1 所示M为转台处于零位时通过平行光管的星点在CXD像面所成像的初始值，一般取为CXD 像面的几何中心；0为光学系统的待求主点；SX为主点在CXD像面上的投影；0 为待求主距，X0为主点标定值，fx为主距标定值，位于物方视场角度α i处星点Pi通过平行光管成像于焦平面P' i处。根据几何光学，^aPi光线的光学畸变Ai为Δ j = Xi-X0-^ X tan ( α j-d α ) (1)将tan ( α ^d α )泰勒展开，并略去高阶项可得tan ( α j-d α ) = tan α j-sec2 OiXda (2)式中—=射311(>)，若 << fx，近似可得，彻。|。经过上述简化，可得
J XJ XΔ j = Xi-^tan α j+x^an2 α j (3)用精密转台改变角度，获取多个星点角度及像点位置，以观测点畸变平方和ras 最小为约束条件，根据最小二乘算法求解主点、主距等内方位元素。
-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)实现这种方法的装置包括标准光源1、光管支架2、平行光管3、测绘相机4、相机支架5、精密转台6、隔振平台7，如图2所示。该标定算法具有如下缺陷l、tan(ai-da)泰勒展开时略去的高阶项及da取值f1时的近似简化，引入了理
J X
论误差；2、获取观测点Pl，p2. . . pn时角度误差σ α及获取像点坐标X1, x2. . . Xn时位置误差 σ χ致使观测点数量及分布状态影响相机内方位元素的最终标定精度
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能够减小理论误差及观测点分布状态对标定结果影响的高精度实验室内内方位元素标定方法。为了解决上述技术问题，本发明的实验室内内方位元素标定方法包括下述步骤(1)根据所需的最终标定精度设定分组逼近精度ξ ；(2)调整转台的位置，使平行光管的星点成像于C⑶像面的几何中心，并将此时转台的位置作为转台零位；根据测绘相机视场角确定观测点间隔角度，开始采样，得到第1组观测点Pli的物方视场角度α 和星点像坐标Xli，其中i = 1，2......HijII1为第一组观测
点数量；(3)利用第1组观测点Pli的物方视场角度α π和星点像坐标Xli，根据精密测角法计算得到第1组主点、主距标定值fxl ；(4)调整转台的位置，使平行光管的星点成像于C⑶像面上第1组主点标定值处，将此时转台的位置作为转台零位，重复进行采样，得到第2组观测点p2i的物方视场角度
α 2i和星点像坐标，其中i = 1，2......n2 ；利用第2组观测点p2i的物方视场角度α 2i
和星点像坐标根据精密测角法计算得到第2组主点、主距的标定值&2、fx2 ；(5)利用精密测角法依次根据第3组、第4组......，第t组，......观测点的物
方视场角度α 3i，Ci4i......ati和星点像坐标^c3i，X4i......^cti，根据精密测角法计算第3、
第4......第t组...主点、主距的标定值 3，^......x0t>fx3;fx4.......fxt，测量每组数
据时均以平行光管的星点成像于上一组主点标定值处转台的位置作为零位；若l^-x.」 > ξ，则以平行光管的星点成像于^lt处转台的位置作为零位，继续进行下一组测量；若
x0J+1-x0Jl彡ξ，结束分组渐进过程，再根据参数一致性约束计算主点、主距的最终标定值 X0，Fx ；所述参数一致性约束综合处理具体步骤如下a、采用误差传递理论计算各组的标定精度，第t组的主点、主距及全视场畸变平方和的标定精度分别记为σχ。,，σΛ,，σ—,，根据最大似然估计计算各组主点、主距及全视场畸变平方和的权值Pxt，Pft, PEt，具体计算如下
权利要求
1. 一种实验室内内方位元素标定方法，其特征在于包括下述步骤(1)根据所需的最终标定精度设定分组逼近精度ξ；(2)调整转台的位置，使平行光管的星点成像于CCD像面的几何中心，并将此时转台的位置作为转台零位；根据测绘相机视场角确定观测点间隔角度，开始采样，得到第1组观测点Pli的物方视场角度α 和星点像坐标Xli，其中i = 1，2......HijII1为第一组观测点数量；(3)利用第1组观测点Pli的物方视场角度απ和星点像坐标Xli，根据精密测角法计算得到第1组主点、主距标定值hi、fxl ；(4)调整转台的位置，使平行光管的星点成像于CXD像面上第1组主点标定值&处，将此时转台的位置作为转台零位，重复进行采样，得到第2组观测点p2i的物方视场角度α 2i和星点像坐标其中i = 1，2......n2 ；利用第2组观测点p2i的物方视场角度α 2i和星点像坐标根据精密测角法计算得到第2组主点、主距的标定值&2、fx2 ；(5)利用精密测角法依次根据第3组、第4组......，第t组，......观测点的物方视场角度a4i......Citi和星点像坐标x4i......^cti，根据精密测角法计算第3、第4......第t组...主点、主距的标定值 3，X04......xot> fx3，fx4......fxt，测量每组数据时均以平行光管的星点成像于上一组主点标定值处转台的位置作为零位；若l^-x.」 > ξ，则以平行光管的星点成像于^lt处转台的位置作为零位，继续进行下一组测量；若x0J+1-x0Jl彡ξ，结束分组渐进过程，再根据参数一致性约束计算主点、主距的最终标定值 X0，Fx ；所述参数一致性约束综合处理具体步骤如下a、采用误差传递理论计算各组的标定精度，第t组的主点、主距及全视场畸变平方和的标定精度分别记为σχ。,，，，根据最大似然估计计算各组主点、主距及全视场畸变平方和的权值Pxt，Pft, PEt，具体计算如下
全文摘要
本发明涉及一种实验室内内方位元素标定方法，该方法采用分组渐进方式逐组调整精密转台零点位置，逼近内方位元素真值；采用参数一致性约束综合处理逼近过程中的各组数据，根据加权理论进行解算。本发明减小了实验室内精密测角法中近似简化及泰勒展开时略去高阶项造成的理论误差；消除了观测点分布状态对标定精度的影响。在相同实验环境条件下，较精密测角法可显著提高标定精度。
文档编号G01C25/00GK102494698SQ20111041038
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月12日 优先权日2011年12月12日
发明者丁亚林, 刘立国, 惠守文, 李延伟, 远国勤 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所