攝影測(cè)量相機(jī)檢校系統(tǒng)的發(fā)展綜述與展望

韓東明 薛凝

摘 要：相機(jī)檢校是使用非量測(cè)相機(jī)的攝影測(cè)量工作中必要步驟，為后續(xù)數(shù)據(jù)處理提供精度基礎(chǔ);本文介紹了常用的相機(jī)檢校理論，以及常用的幾個(gè)方法進(jìn)行總結(jié)并且對(duì)未來(lái)相機(jī)檢校的發(fā)展方向進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：檢校系統(tǒng);發(fā)展

攝影測(cè)量工作中，檢校出精確的相機(jī)參數(shù)是保證后續(xù)測(cè)量工作的精度基礎(chǔ)[1-3];相機(jī)檢校是獲取影像的空間三維坐標(biāo)與像素坐標(biāo)，利用帶有相機(jī)畸變的方程式，獲取相機(jī)的畸變參數(shù)。相機(jī)畸變主要包括兩種：徑向畸變和切向畸變。使像點(diǎn)產(chǎn)生徑向位置的偏差。徑向畸變，像點(diǎn)產(chǎn)生徑向位置的偏差。徑向畸變又分為正向畸變和負(fù)向畸變，正向畸變稱(chēng)為枕形畸變，負(fù)向畸變稱(chēng)為桶形畸變;切向畸變：產(chǎn)生的原因透鏡不完全平行于圖像平面，這種現(xiàn)象發(fā)生于成像儀被粘貼在攝像機(jī)的時(shí)候[4-5]。

相機(jī)檢校主要包括以下幾方面的內(nèi)容：通過(guò)一定的測(cè)量手段測(cè)量相機(jī)鏡頭的主點(diǎn)像素坐標(biāo)與主距的位置;包括徑向畸變系數(shù)、切向畸變系數(shù)以及偏心常數(shù)的確定;

目前相機(jī)檢校的主要方法包括以下幾種

1通過(guò)現(xiàn)實(shí)測(cè)量物體的幾何特征進(jìn)行檢校

即利用物體具體的幾何特征進(jìn)行檢校， 其主要方法是獲取現(xiàn)實(shí)中具有一定幾何特征的物體影像，比如：多個(gè)矩形特征、線型特征如鉛垂線、建筑物直線、平面同心圓。利用這些物體的幾何特征解算出相應(yīng)的其空間三維坐標(biāo)，再拍照提取其像素坐標(biāo)，這樣即可解算出相機(jī)的相機(jī)參數(shù);以鉛垂線為例：在不存在相機(jī)畸變的情況下，現(xiàn)實(shí)中的一條直線在照片中應(yīng)該也是一條直線;但是由于相機(jī)畸變的原因，因此現(xiàn)實(shí)中的直線在影像中不是一條直線，其變化應(yīng)該包含所有的畸變[6-7]。這類(lèi)方法有很多優(yōu)點(diǎn)，容易就地取材，不需要高精尖復(fù)雜昂貴的設(shè)備。對(duì)于大城市，各種直線元素可以輕易獲取[8-9]。

2建立三維的相機(jī)檢校場(chǎng)進(jìn)行檢校;

檢校場(chǎng)檢校，即是利用一定的室內(nèi)開(kāi)闊的空間，建立一定的測(cè)量標(biāo)志，并且用全站儀測(cè)出這些標(biāo)志的坐標(biāo)。在獲得這些標(biāo)志坐標(biāo)的前提下，可以用相機(jī)對(duì)檢校場(chǎng)進(jìn)行拍攝，然后提取標(biāo)志在影像上的像素坐標(biāo)，在獲取這些已知數(shù)據(jù)的情況下，利用相機(jī)檢校模型檢校出相機(jī)參數(shù)[10-13]。

3利用電腦顯示器屏幕進(jìn)行檢校[14-19];

電腦顯示器是比較廉價(jià)也是比較方便的一種相機(jī)檢校方法，精度也比較高。其核心原理即是通過(guò)圖像處理的方式，預(yù)設(shè)一定的坐標(biāo)格網(wǎng)的顯示參數(shù)，然后顯示坐標(biāo)格網(wǎng)，顯示后的坐標(biāo)格網(wǎng)被相機(jī)采集后，通過(guò)之前坐標(biāo)格網(wǎng)的顯示參數(shù)可以獲取坐標(biāo)格網(wǎng)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，然后通過(guò)圖像處理的算法提坐相片中的坐標(biāo)格網(wǎng)點(diǎn)的像素坐標(biāo)，這樣能過(guò)相機(jī)檢校模型就可以檢校出相機(jī)參數(shù)。

4基于恒星位置進(jìn)行檢校

恒星在太空中的位置是準(zhǔn)確已知的，并且可以重復(fù)記錄、可以用照相機(jī)對(duì)準(zhǔn)星空拍攝，然后利用坐標(biāo)儀量出恒星的坐標(biāo)，解算相機(jī)的內(nèi)參數(shù)。

未來(lái)相機(jī)檢校的發(fā)展趨勢(shì)：

4.1未來(lái)相機(jī)檢校將會(huì)向簡(jiǎn)便、智能化發(fā)展，更多的依靠圖像處理與顯示工具來(lái)模擬顯示實(shí)物，這使得

相機(jī)檢校沒(méi)必要非得借助于檢校場(chǎng);

4.2未來(lái)對(duì)于相機(jī)檢校數(shù)據(jù)處理的過(guò)程將會(huì)更加智能化、時(shí)間更短，人工參與的步驟越來(lái)越少，并且隨著航測(cè)相機(jī)分辨率的增高，處據(jù)處理的難度也越來(lái)越低;

4.3未來(lái)航測(cè)相機(jī)的檢校，能使得多個(gè)不同相機(jī)檢校后的兼容性大增強(qiáng)，同一項(xiàng)目配套自己的相機(jī)參數(shù)，使得不同相機(jī)的對(duì)同一項(xiàng)目的不同部分觀測(cè)結(jié)果，可以兼容拼接。

4.4未來(lái)相機(jī)檢?？梢詸z校的檢校功能可以針對(duì)不同類(lèi)型的工程進(jìn)行針對(duì)性的檢校，比如對(duì)于某些工程的檢校，相機(jī)的徑向畸變差更重要，相機(jī)檢校系統(tǒng)會(huì)針對(duì)性的顯示出坐標(biāo)格網(wǎng)，然后對(duì)相機(jī)進(jìn)行檢校，著重何障檢測(cè)出的相機(jī)徑向畸變的結(jié)果，必定會(huì)對(duì)保障項(xiàng)目結(jié)果的順利進(jìn)行起到積極作用。

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