Фотограмметрическая калибровка цифровых съемочных камер

Современные технологии в области фотограмметрии активно используют цифровые фотограмметрические станции (ЦФС) и цифровые камеры. ЦФС представляет собой программное обеспечение, которое предназначено для обработки цифровых стереоизображений на компьютере с целью фотограмметрического анализа.

С появлением этих новых систем, которые объединяют аналитические методы обработки изображений с статистическими алгоритмами для распознавания объектов, фотограмметрия как научная дисциплина и производственная сфера претерпевает значительные изменения. Большая часть ручного труда, ранее выполняемого фотограмметристами для идентификации соответствующих точек в стереопарах, теперь может быть автоматизирована с помощью компьютеров.

Процесс фотограмметрической калибровки цифровых камер осуществляется с целью определения значений элементов внутреннего ориентирования съемочных камер, включая величины фотограмметрической дисторсии объектива съемочной камеры.


Поправки d_x и d_y в координаты измеренных на снимке точек, компенсирующие влияние фотограмметрической дисторсии объектива съемочной камеры, в общем случае, описываются различными уравнениями. Наиболее широко используются уравнения

где x,y – координаты точек снимка; k₁, k₂, k₃ – коэффициенты радиальной дисторсии объектива; p₁, p₂ – коэффициенты тангенциальной дисторсии объектива;



Далее рассмотрены методы фотограмметрической калибровки цифровых фотокамер по снимкам пространственного и плоского тест-объектов, т.к. эти методы наиболее широко используются при фотограмметрической калибровке цифровых фотокамер.

Калибровка цифровых фотокамер по снимкам пространственного тест-объекта

Тест-объект представляет собой пространственное поле маркированных точек. Одним из вариантов конструкции пространственного тест-объекта служит тест-объект кафедры фотограмметрии, представленный на рис. 1. Определение пространственных координат точек тест-объекта проводится методом прямой геодезической засечки с помощью электронного тахеометра обеспечивающего измерение горизонтальных и вертикальных углов со средними квадратическими погрешностями 3"–5".



Определение параметров внутреннего ориентирования съемочных камер, т.е. их фотограмметрическая калибровка по снимкам пространственного тест-объекта, основано на совместном решении системы уравнений коллинеарности.
Для их определения составляют эти уравнения по измеренным координатам точек снимка x, y и координатам X, Y, Z соответствующих точек тест- объекта.



где dx, dy – поправки в координаты точек снимка за дисторсию объектива, вычисляемые по (формуле 1). В качестве неизвестных в уравнениях (2) выступают элементы внутреннего f, x_o, y_o, и внешнего ориентирования X_S, Y_S, Z_S, α, ω, κ, а также коэффициенты дисторсии k₁, k₂, k₃, p₁, p₂. Задача решается по способу наименьших квадратов, методом последовательных приближений.

С целью повышения надежности и точности определения параметров внутреннего ориентирования калибруемых фотокамер, целесообразно производить фотосъемку тест-объекта многократно с поворотом камеры вокруг главной оптической оси объектива на 180^о и определять искомые параметры в результате совместной обработки измерений, выполненных по всем полученным снимкам.

Критерием оценки точности проведенной фотограмметрической калибровки цифровой фотокамеры и, как следствие, критерием пригодности фотокамеры для выполнения фотограмметрических определений являются значения остаточных погрешностей координат измеренных на снимке точек. Их значения в зависимости от типа калибруемой съемочной камеры должны лежать в пределах от 0,15 до 0,5 пикселя.

Калибровка цифровых фотокамер по снимкам плоского тест-объекта

При использовании для фотограмметрической калибровки цифровых фотокамер плоского тест-объекта, представляющего собой поле маркированных точек, расположенных в плоскости, фотосъемку тест-объекта необходимо выполнять при горизонтальном расположении камеры и с наклоном оптической оси камеры относительно плоскости тест-объекта (рис. 2).

Рекомендуется выполнить наклонную съемку со всех сторон тест-объекта при приблизительно равном угле наклона съемочной камеры.



Определение параметров фотограмметрической калибровки по полученным снимкам производится в результате совместной обработки результатов измерений по всем полученным снимкам, таким же образом, как и при обработке снимков пространственного тест-объекта.


#Фотограмметрия #КалибровкаКамер #ЦифровыеКамеры #ФотограмметрическаяКалибровка #ОбработкаИзображений #ТехнологииСъемки #3DМоделирование #Геодезия

Распечатать