传输型立体测绘相机几何精度仿真分析.pdf

航天返回与遥感
第33卷第3期
48
SPACECRART RECOVERY REMOTE SENSING
2012年06月
传输型立体测绘相机几何精度仿真分析
张继友
(北京空间机电研究所,北京100076
摘要航天传输型立体測绘相机几何精度和稳定性决定了立体摄影成像的精度,对其几何精度测试
技术需作专门研究。文章介绍了传输型立体测绘相机几何精度测试方法,推导了基于最小二乘原理进行几
何精度測试的主点、主距和畸变误差传递公式,对主点、主距和畸变测试精度进行了全面的仿真分析,仿真结
果可以为测绘相机设计和测试人员提供参考。
关键词几何精度測试方法仿真分析测绘相机航天遥感
中图分类号:V447
文献标识码:A
文章编号:1009-8518(2012)03-0048-07
DO01:10.3969isn.1009-8518.,2012.03.007
Simulation of Geometric Measurement Method for Stereo Mapping Camera
ZHANG Jiyou
(Beijing Institute of Space Mechanics Electricity, Beijing 100076, China)
Abstract The imaging accuracy of data-transmitted satellite photogrammetry based on stereo mapping is
determined by the accuracy and stability of measurement for interior orientation elements. The methods
measurement for interior orientation elements must be studied specially. The methods for measuring geometric
accuracy of data-transmitted stereo mapping camera are proposed. Based on the least square algorithm for
geometric measurement, the formula for error propagation of principle point, principle focal length and distortion
are obtained. The simulated analysis for measuring accuracy of principle point, principle focal length and
distortion are achieved and the results can offer a reference to designer
Key words geometric accuracy; measuring methods; simulation analysis stereo mapping camera; space
remote sensing
1引言
测绘相机由胶片型向传输型转变是目前测绘相机发展的主流。而相应的几何精度测试方法也应该跟上
测绘相机的发展。现有的国军标《星载摄影相机性能试验方法》中只是针对胶片型测绘相机几何精度测试方
法进行了规定。而目前针对传输型测绘相机几何精度测试方法都是从传统胶片型测绘相机几何精度測试方
法中演变而来,归纳起来常用的主要有以下3种方法:光学精密测角法、光电精密测角法、平行光管组法。测
量方法的选用需要根据实验条件和被测对象的具体情况来确定
然而无论采用上述的哪种方法,畸変、主点和主距的计算公式推导一般都是根据被测相机旋转的角度和
收稿囗期:2012-04-01
基金项目:国家重大科技专项工程
万方数据
第3期
张继友:传输型立体测绘相机几何精度仿真分析
49
CCD采样的星点移动的位移,基于最小二乘法而得来的。因此都可以归纳为测角方法。本文对现有的测试方
法进行了较为全面的仿真分析,指出了它们的缺点和不足,为测绘相机设计和测试人员提供参考。
2内方位元素基本测量原理
采用测角法测量传输型立体测绘相机内方位元素原理如图1所示。图中,N为被测相机物镜的后节点,
O为像面中心,P为像面主点位置,p为像面主点相对于像面中心的距离。△W是主点和像面中心偏差所成
的角度、为被测相机主距,H为测量点,H为被测点的理想位置,L为H距像面中心の点的距离,W,为对
应H1点的偏角,D:为畸变.
图1一维内方位元素测量原理
Fig 1 Measuring principle of inner orientation for one dimension
根据图中的几何关系,可以列出对应H点的畸变计算公式
D=Lーpーftan(Wー△W)
因为主点的偏移量一般很小,所以tan(W-△W)项可以用泰勒公式近似,即
tan(Wー△W)≈tanW-2sec6W
因此畸变公式可以简化为:
D=L-f tan Wi+ptan W
为了从方程(2)中确定相机的各个内方位元素,一个比较合理的求解条件是使畸变的平方和最小。求解
该超定方程组。得到主点、主距的表达式
∑tmW)-(ど Li tan W?どtanW
∑
tani)
,?∑ tan "W)
∑an2W)-∑Lan%·∑
tnB)2-(どtan2∑tan'W
万方数据