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：
本實用新型涉及航空、航天攝影測量領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)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(yīng)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(fù)雜的攝影測量儀器系統(tǒng)。攝影測量時借助量 測攝影機遠(yuǎn)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
一是傳統(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(fù)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CMOS。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(biāo)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(biāo)定，尤其 是內(nèi)方位元素及畸變差的標(biāo)校。不管是傳統(tǒng)膠片型航攝相機還是數(shù)字式航攝相
3機需要進(jìn)行實驗室標(biāo)定的具體項目為1、內(nèi)方位元素——主距厶，像主點坐標(biāo) (;c。、 }。)； 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(yīng)的標(biāo)定方法，建立標(biāo)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(biāo)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(biāo)位置(x。、少。)， 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(jìn)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(biāo) 平面上，并調(diào)整網(wǎng)格板使其與各個框標(biāo)重合，用光源照亮網(wǎng)格板；將航攝相機 物方朝向測量望遠(yuǎn)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(yuǎn)鏡觀察標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)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(fù)上面步驟，在水平方向繼續(xù)進(jìn)行觀測。根據(jù)水平、俯仰方向測試數(shù)據(jù)及相 應(yīng)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(biāo)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(biāo)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(biāo)定問題。
實用新型內(nèi)容
本實用新型為了解決背景技術(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。
本實用新型的技術(shù)解決方案是本實用新型提供了一種內(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(dá)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。 本實用新型的優(yōu)點是
1、 結(jié)構(gòu)簡單。本實用新型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(biāo)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。本實用新型采用高精度數(shù)顯二維轉(zhuǎn)臺，此轉(zhuǎn)臺可以通過計算 機進(jìn)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。本實用新型釆用的精密轉(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(jìn)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(biāo)更清晰，同時采用亞像元細(xì)分技術(shù)，窗口圖像相應(yīng)放大顯示，采用質(zhì)心
算法對星點目標(biāo)坐標(biāo)位置進(jìn)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(biāo)坐標(biāo)數(shù)據(jù)，最后根據(jù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理公式快速準(zhǔn)確的計算出被測相機內(nèi)方位 元素、像主點坐標(biāo)及畸變差。
5、 實時性好、擴展功能強。本實用新型結(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(xué)系統(tǒng)的畸變進(jìn)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(jìn)行實時測量。


圖l為傳統(tǒng)的膠片型航攝相機檢測結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本實用新型的較佳實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式

參見圖2，本實用新型提供了一種內(nèi)方位元素及畸變測試儀，包括光源l以 及轉(zhuǎn)臺3，內(nèi)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1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(dá)到0.01"的。且光源l是點光源、激光光源
或其它面光源。
本實用新型在使用時，其具體測試方法是在平行光管2焦面處安裝星點目 標(biāo)并用光源l將其照亮，通過平行光管2形成無窮遠(yuǎn)目標(biāo)，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(zhǔn)平行光管2。
測試分2個步驟
步驟l:方位方向的測試
使被測數(shù)字式航攝相機4對準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)的圖像，通過圖像處理軟件判讀星點像的坐標(biāo)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(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)角度，用數(shù)字式相機4采集平行光管像面處星點
目標(biāo)的圖像，通過圖像處理軟件判讀星點像的坐標(biāo)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(biāo)的坐標(biāo)，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(biāo)及畸變差。
權(quán)利要求1、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l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。
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(dá)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。
專利摘要本實用新型涉及一種應(yīng)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。本實用新型提供了一種結(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G01C25/00GK201277864SQ20082022189
公開日2009年7月22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)明者艷 周, 張周鋒, 趙建科 申請人:中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機械研究所