大面阵数字航测相机的精密几何标定

　　引 言

　　随着科技的进步，航测相机在国民经济及国防建设方面发挥着越来越重要的作用。航测相机成像的准确性决定了整个大地测量的精度，因此，对于每台航测相机使用前都需要进行精确几何标定。几何标定的目标通常是测出相机的内方位元素(包括主点和主距)及畸变。相应的研究如何测量和计算相机的内方位元素及畸变变得尤为重要。

　　传统胶片航测相机在其焦面上都有一个网格板，通过长度测量，测出网格板十字丝的位置尺寸，通过瞄准望远镜瞄准十字丝进行角度测量，测出十字丝对物镜的张角，然后解算出航测相机的内方位元素。测量过程中被测相机只是被测对象，不参与测量。这种方法适合小视场航测相机的标定。大面阵数字航测相机本身视场偏大，上述方法已不再适用。为此，大面阵数字航测相机采用精密研制的内方位仪，通过将航测相机固定在二维内方位仪的高低轴内部，转动测量机架，使平行光管的点像目标依次成像在被测相机的CCD 靶面上，结合相应的计算公式和测控软件，测出了大面阵数字航测相机的内方位元素及畸变值。

　　1 系统组成及工作原理

　　大面阵数字航测相机内方位元素及畸变测量设备(简称：内方位仪)包括两轴(高低轴和方位轴)测量机架、机架控制系统(编码器)、计算机系统(工控机)、被测航测相机和平行光管，其系统结构见图1。编码器位于内方位仪测量机架的方位轴内部，工控机通过串口与其通信，控制内方位仪的高低轴和方位轴的转动及获取内方位仪的高低角和方位角。另外，工控机通过图像采集卡对被测航测相机进行像点位置采集。航测相机内方位元素测量时，把航测相机安装固定在测量机架高低轴内部，使相机的入瞳落在高低轴和方位轴的焦点上，调好平衡。在航测相机的前方，与测量机架方位轴相同高度处放置平行光管，平行光管星点板孔的直径在航测相机 CCD 靶面上的像，保证压2×2 个像素以上，便于 CCD 细分测量。航测相机和平行光管调整好后，转动测量机架，使平行光管的点像目标成像在被测相机的 CCD 靶面上，在同一时刻通过软件记下高低、方位编码器的角度值和目标在 CCD上的位置，目标的真实角度等于编码器角度加上目标的脱靶量。为保证测量精度，在对点像目标采样时，测量机架处于静止状态。航测相机的测点数、测点位置可由自己定义选取，通常是等间隔点。被测相机视场内所有待测点测量完成后，通过 2.1 推导的数学公式及相应的软件对测得的数据进行处理，解算出相机内方位元素及各像点的畸变值。

　　2 数据处理