本文選題：移軸成像 + 相機(jī)檢校��； 參考：《中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所)》2017年碩士論文

【摘要】：近些年來為了滿足多種領(lǐng)域?qū)Ω叻直媛士臻g數(shù)據(jù)及信息的迫切需求,在攝影測量領(lǐng)域,數(shù)字相機(jī)得到了廣泛的應(yīng)用,新型的數(shù)字化航空攝影測量系統(tǒng)也不斷涌現(xiàn)。移軸相機(jī)由于其垂視攝影且視場可擴(kuò)展的優(yōu)勢,已逐步開始應(yīng)用于航空大面陣多相機(jī)系統(tǒng)中。通過相機(jī)檢校,可以對測量工作的精度進(jìn)行分析。相機(jī)檢校是高精度攝影測量工作的重要保障。針對當(dāng)前航空移軸大面陣多相機(jī)系統(tǒng)未檢校或檢校精度不高導(dǎo)致幾何精度較低的問題,本文提出了一種基于移軸成像原理的數(shù)字相機(jī)幾何檢校方法。該方法建立了移軸相機(jī)像平面坐標(biāo)系和基準(zhǔn)像平面坐標(biāo)系,并推導(dǎo)了兩坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系,最后以此為基礎(chǔ)構(gòu)建了移軸相機(jī)的檢校模型。實(shí)驗(yàn)表明論文提出的基于移軸成像的相機(jī)檢校方法,能夠滿足測繪應(yīng)用,并可為各種新型的移軸組合相機(jī)檢校提供方法和思路。本文的主要研究內(nèi)容和研究成果包括以下三個方面:(1)針對傾斜和平移兩種移軸類型,分析了移軸相機(jī)的成像原理和特點(diǎn)。通過比較分析可知,平移類型的移軸更適合應(yīng)用于航測相機(jī)。論文通過與傾斜成像作比較,體現(xiàn)了移軸成像的優(yōu)勢:1、通過平移方式的移軸既能夠保證傳統(tǒng)的中心投影的結(jié)構(gòu),又能夠大大減少傾斜成像所引起的影像形變;2、由于移軸相機(jī)視場可擴(kuò)展,通過多探測器多鏡頭拼接的成像方式可以實(shí)現(xiàn)大視場和寬覆蓋、增加基高比和提高作業(yè)效率。(2)針對移軸相機(jī)的成像方式,建立了移軸影像像平面坐標(biāo)系和基準(zhǔn)像平面坐標(biāo)系,并推導(dǎo)了兩坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系。基于空間后方交會的原理,提出了一種針對移軸相機(jī)的檢校方法。基于論文提出的移軸相機(jī)檢校方法,利用室內(nèi)三維檢校場,設(shè)計(jì)了移軸相機(jī)的室內(nèi)檢校場檢校實(shí)驗(yàn)�；谡撐奶岢龅囊戚S相機(jī)檢校方法,編寫了相機(jī)檢校和可靠性驗(yàn)證程序,對論文提出的算法進(jìn)行了驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)表明,利用論文提出的移軸相機(jī)檢校方法對移軸相機(jī)進(jìn)行檢校,解算得到的檢校參數(shù)具有較高的精度。針對檢校結(jié)果,論文分析了不同移軸量下相機(jī)檢校參數(shù)產(chǎn)生的變化,討論了移軸量對檢校參數(shù)的影響,最后通過空間前方交會的方式對檢校結(jié)果進(jìn)行可靠性驗(yàn)證。(3)基于移軸相機(jī)的成像模型,論文以多面陣移軸組合相機(jī)為例,分析了移軸組合相機(jī)的成像方式,并對論文提出的移軸相機(jī)的檢校模型進(jìn)行了擴(kuò)展,建立了單面陣CCD像空間坐標(biāo)系、子相機(jī)像空間坐標(biāo)系和虛擬像空間坐標(biāo)系,推導(dǎo)三坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系�；谡撐奶岢鲆戚S相機(jī)檢校方法,提出了針對多面陣移軸相機(jī)的子相機(jī)的檢校方法和子相機(jī)之間的檢校方法。
[Abstract]:In recent years, in order to meet the urgent needs of high-resolution spatial data and information in many fields, digital cameras have been widely used in the field of photogrammetry, and new digital aerial photogrammetry systems have been emerging. Because of its advantages of vertical photography and extensible field of view, shaft-shifting camera has been gradually applied to aerial large array multicamera systems. The accuracy of measurement can be analyzed by camera calibration. Camera calibration is an important guarantee for high precision photogrammetry. In order to solve the problem that the geometric accuracy is low due to the uncalibrated or the low accuracy of the large plane array multi-camera system, a geometric calibration method for digital camera based on the principle of shaft-shifting imaging is proposed in this paper. In this method, the image plane coordinate system and the reference image plane coordinate system are established, and the transformation relationship between the two coordinate systems is deduced. Finally, the calibration model of the shift axis camera is constructed. The experimental results show that the camera calibration method based on shaft-shifting imaging presented in this paper can meet the needs of surveying and mapping applications, and can also provide methods and ideas for the calibration of various new types of shaft-shifting combined cameras. The main research contents and results of this paper include the following three aspects: 1) aiming at the two types of tilt and translation, the imaging principle and characteristics of the shaft-shifting camera are analyzed. Through comparison and analysis, it can be seen that the shift shaft of translation type is more suitable for aerial camera. Comparing with oblique imaging, the paper shows the advantage of axial shift imaging: 1, and the traditional structure of center projection can be guaranteed by translation. It can also greatly reduce the distortion caused by tilt imaging. Because the field of view of the axial shift camera can be expanded, the large field of view and wide coverage can be realized by multi-detector and multi-lens splicing. The image plane coordinate system and the reference image plane coordinate system are established according to the imaging mode of the axial shift camera, and the conversion relationship between the two coordinate systems is deduced. Based on the principle of space rear rendezvous, a calibration method for shaft-shifting camera is proposed. Based on the calibration method proposed in this paper, an indoor calibration experiment of the shaft-shifting camera is designed by using the indoor three-dimensional calibration field. Based on the calibration method proposed in this paper, the program of camera calibration and reliability verification is developed, and the algorithm proposed in this paper is verified. The experimental results show that the calibration method proposed in this paper has a high accuracy. In view of the results of calibration, the paper analyzes the changes of camera calibration parameters under different shafts, and discusses the influence of axis shifting on calibration parameters. Finally, the reliability of the calibration results is verified by the way of space forward intersection. (3) based on the imaging model of the shaft-shifting camera, this paper analyzes the imaging mode of the moving-axis combined camera by taking the multi-plane array camera as an example. The calibration model of the camera is extended, and the coordinate system of CCD image space, the image space coordinate system of subcamera and the virtual image space coordinate system are established, and the coordinate transformation relationship of the three coordinate systems is deduced. Based on this paper, a calibration method for shaft-shift camera is proposed, and a calibration method for sub-camera of multi-plane array camera and a method for calibrating between sub-cameras are proposed.
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TB852.1

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本文編號：2030451