專利名稱：內(nèi)方位元素及畸變測試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及航空、航天攝影測量領(lǐng)域，尤其涉及一種應用在數(shù)字航攝像機上的內(nèi)
方位元素及畸變測試儀。
背景技術(shù)：
攝影測量在地形圖編制的應用領(lǐng)域中得到了很快發(fā)展，逐步形成了攝影測量技術(shù)系統(tǒng)，同時也形成了一個復雜的攝影測量儀器系統(tǒng)。攝影測量時借助量測攝影機遠距離取地球表面或其它地物的像片，再在攝影測量儀器上量測像片上地物的空間分布。它是測繪地形圖及其它專用用圖的重要手段，是遙感技術(shù)的重要組成部分。
目前攝影相機一般分為兩種 —是傳統(tǒng)膠片型航攝相機。成像器件選用感光膠片來記錄影像。首先在感光膠片上形成了一幅潛在的圖像，經(jīng)過顯影和定影便可形成一幅與實物完全相反的底片，即負片；最后再經(jīng)過翻拍、顯影和定影便得到一幅與實物完全相符的圖像，即正片。
二是數(shù)字式航攝相機。隨著電荷耦合器成像器件(CCD、 CMOS)的發(fā)展，近年來國際上先后研制成功數(shù)字空間攝影測量相機和數(shù)字航空攝影測量相機。與傳統(tǒng)的膠片航攝相機比較，數(shù)字式航攝相機不同的是將傳統(tǒng)相機中的成像器件——膠片，改變?yōu)殡姾神詈掀鞒上衿骷鏑CD或CM0S。同時數(shù)字式航空攝影相機有著一系列不可比擬的優(yōu)點(1)免去了膠片的顯影、定影處理過程，直接獲得數(shù)字圖像，簡化了事后處理的程序，節(jié)約了成本；(2)除了能獲得地面目標的幾何位置數(shù)據(jù)外，還能獲得其多光譜圖像；(3)減少了膠片沖洗掃描帶來的誤差，獲得的數(shù)字地圖的精度更高。因此，數(shù)字航攝相機將是航空攝影測量的發(fā)展方向，將成為航空攝影測量的主力裝備。 作為航空攝影測量的關(guān)鍵裝備，數(shù)字航攝像機也需要作定期的標定，尤其是內(nèi)方位元素及畸變差的標校。不管是傳統(tǒng)膠片型航攝相機還是數(shù)字式航攝相機需要進行實驗室標定的具體項目為1、內(nèi)方位元素——主距fk，像主點坐標(x。、y。) ；2、畸變差。于是，為了與數(shù)字航攝相機的推廣使用相配套，必須研究相應的標定方法，建立標定裝置。
對于傳統(tǒng)膠片型航攝相機，檢測內(nèi)方位元素和畸變差采用目標圖案板測量畸變。測試裝置如圖l所示，其測試方法為為了確定像主點坐標位置(x。、y。)，在測試過程中需對相機分兩次測量，分別為水平方向與垂直方向測試，而垂直方向測試實際上是通過將相機旋轉(zhuǎn)90°后，在水平方向進行測試。 現(xiàn)在以水平方向為例介紹具體測試方法將網(wǎng)格板安裝于航攝相機的框標平面上，并調(diào)整網(wǎng)格板使其與各個框標重合，用光源照亮網(wǎng)格板；將航攝相機物方朝向測量望遠鏡安裝于轉(zhuǎn)臺上，并調(diào)整相機使其入瞳位于轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)中心。一邊轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)臺，一邊用測量望遠鏡觀察標準網(wǎng)格板經(jīng)相機所成的像，并用轉(zhuǎn)臺記錄每個像高對應的角度。在水平方向測試完畢后，將相機旋轉(zhuǎn)90°重新調(diào)整，重復上面步驟，在水平方向繼續(xù)進行觀測。根據(jù)水平、俯仰方向測試數(shù)據(jù)及相應的數(shù)據(jù)處理公式，計算被測相機內(nèi)方位元素、像主點坐標及畸變差。
因為數(shù)字式航攝相機用CCD或CMOS探測器取代了傳統(tǒng)的感光膠片，所以以往膠片型航攝相機成熟的檢定方法和檢定項目將不再適用。而現(xiàn)階段我國數(shù)字式航空攝影相機的 使用剛剛起步，數(shù)字式航空攝影相機的標定方法還是空白，本儀器就是解決數(shù)字式航空攝 影相機的標定問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決背景技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，而提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、操作
方便、精確度高的內(nèi)方位元素及畸變測試儀。 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是本發(fā)明提供了一種內(nèi)方位元素及畸變測試儀，包括光
源以及轉(zhuǎn)臺，其特殊之處在于所述內(nèi)方位元素及畸變測試儀還包括平行光管；所述平行
光管位于光源和轉(zhuǎn)臺之間，并和光源置于同一光軸之上。 上述轉(zhuǎn)臺是二維轉(zhuǎn)臺。 上述二維轉(zhuǎn)臺是高精度數(shù)顯二維轉(zhuǎn)臺。 上述高精度數(shù)顯二維轉(zhuǎn)臺是采用27位軸角編碼器且分辨率可以達到0. 01〃的高 精度數(shù)顯二維轉(zhuǎn)臺。 上述光源是點光源、激光光源或面光源。
本發(fā)明的優(yōu)點是 1、結(jié)構(gòu)簡單。本發(fā)明只需要一個平行光管、轉(zhuǎn)臺及光源就可以實現(xiàn)對相機的標定， 大大簡化了原有內(nèi)方位元素及畸變測試儀結(jié)構(gòu)。 2、操作方便。本發(fā)明采用高精度數(shù)顯二維轉(zhuǎn)臺，此轉(zhuǎn)臺可以通過計算機進行控制， 實現(xiàn)精確定位，定位精度優(yōu)于2〃 。本測試儀可在一次固定調(diào)整好被測數(shù)字相機之后，同時 測出不同方位、俯仰角下的畸變數(shù)據(jù)，方便了操作人員，省時省力，大大提供了測量效率。
3、精確度高。本發(fā)明采用的精密轉(zhuǎn)臺，該精密轉(zhuǎn)臺精度高、性能穩(wěn)定，可實現(xiàn)精確 定位，轉(zhuǎn)臺總精度優(yōu)于0.7";圖像處理軟件對航攝相機記錄的圖像進行直方圖均衡，數(shù)字 濾波，邊緣增強，最佳閾值選擇等算法使圖像去除噪聲，使目標更清晰，同時采用亞像元細 分技術(shù)，窗口圖像相應放大顯示，采用質(zhì)心算法對星點目標坐標位置進行精確判讀可得到 1/10像元的分辨率，測量精確大幅提升。 4、數(shù)據(jù)處理方便快捷。圖像處理軟件可以直接讀取轉(zhuǎn)臺角度信息及星點目標坐標 數(shù)據(jù)，最后根據(jù)相應的數(shù)據(jù)處理公式快速準確的計算出被測相機內(nèi)方位元素、像主點坐標 及畸變差。 5、實時性好、擴展功能強。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，方便多人同時觀測全部測試過程，同 時不僅可以對光學系統(tǒng)的畸變進行高精度測試，而且可以對被測系統(tǒng)的焦距，成像質(zhì)量等 進行實時測量。


圖1為傳統(tǒng)的膠片型航攝相機檢測結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明的較佳實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
參見圖2，本發(fā)明提供了一種內(nèi)方位元素及畸變測試儀，包括光源1以及轉(zhuǎn)臺3，內(nèi)
4方位元素及畸變測試儀還包括平行光管2 ;平行光管2位于光源1和轉(zhuǎn)臺3之間，并和光源 l置于同一光軸5之上。 該轉(zhuǎn)臺3可以是二維轉(zhuǎn)臺、高精度數(shù)顯二維轉(zhuǎn)臺。該高精度數(shù)顯二維轉(zhuǎn)臺是采用 27位軸角編碼器且分辨率可以達到0.01"的。且光源1是點光源、激光光源或其它面光源。
本發(fā)明在使用時，其具體測試方法是在平行光管2焦面處安裝星點目標并用光 源1將其照亮，通過平行光管2形成無窮遠目標，將被測數(shù)字式航攝相機4固定在二維轉(zhuǎn)臺 上，并調(diào)整被測數(shù)字式相機4的安裝位置，使其入瞳位于數(shù)顯轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)中心，調(diào)整平行光管 2位置，使相機對準平行光管2。
測試分2個步驟
步驟1 :方位方向的測試 使被測數(shù)字式航攝相機4對準平行光管2，將二維轉(zhuǎn)臺俯仰角鎖緊，轉(zhuǎn)動兩維轉(zhuǎn)臺 方位角，得到方位方向的標準角度，用數(shù)字式航攝相機4采集平行光管2像面處星點目標的 圖像，通過圖像處理軟件判讀星點像的坐標位置，并記錄精密轉(zhuǎn)臺的角度值。
步驟2 :俯仰方向的測試 使被測數(shù)字式相機4對準平行光管2，將兩維轉(zhuǎn)臺方位角鎖緊，轉(zhuǎn)動兩維轉(zhuǎn)臺俯仰 角，得到俯仰方向的標準角度，用數(shù)字式相機4采集平行光管像面處星點目標的圖像，通過 圖像處理軟件判讀星點像的坐標位置，并記錄精密轉(zhuǎn)臺的角度值。 綜合方位、俯仰方向精密轉(zhuǎn)臺的測試數(shù)據(jù)及星點目標的坐標，根據(jù)內(nèi)方位元素及 畸變差數(shù)據(jù)處理公式計算被測相機內(nèi)方位元素、像主點坐標及畸變差。
權(quán)利要求
一種內(nèi)方位元素及畸變測試儀，包括光源以及轉(zhuǎn)臺，其特征在于所述內(nèi)方位元素及畸變測試儀還包括平行光管；所述平行光管位于光源和轉(zhuǎn)臺之間，并和光源置于同一光軸之上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)方位元素及畸變測試儀，其特征在于所述轉(zhuǎn)臺是二維轉(zhuǎn)臺o
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)方位元素及畸變測試儀，其特征在于所述二維轉(zhuǎn)臺是高 精度數(shù)顯二維轉(zhuǎn)臺。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的內(nèi)方位元素及畸變測試儀，其特征在于所述高精度數(shù)顯二維轉(zhuǎn)臺是采用27位軸角編碼器且分辨率可以達到0. 01〃的高精度數(shù)顯二維轉(zhuǎn)臺。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的內(nèi)方位元素及畸變測試儀，其特征在于所述 光源是點光源、激光光源或面光源。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種應用在數(shù)字航攝像機上的內(nèi)方位元素及畸變測試儀，包括光源以及轉(zhuǎn)臺，該測試儀還包括平行光管；平行光管位于光源和轉(zhuǎn)臺之間，并和光源置于同一光軸之上。本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、精確度高的內(nèi)方位元素及畸變測試儀。
文檔編號G01C11/02GK101726316SQ20081023179
公開日2010年6月9日 申請日期2008年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月17日
發(fā)明者周艷, 張周鋒, 趙建科 申請人:中國科學院西安光學精密機械研究所