介绍了一种用于积云立体摄影测量的数码相机校准技术。该技术已被用于表征在积云摄影测量、现场和多普勒观测 (CuPIDO) 项目期间观察到的夏季雷暴的形成。从相机位置、方向和地标调查的粗略测量开始,通过最小化几何误差 (GE) 获得相机的准确位置和方向。一旦获得准确的相机参数,就可以通过三角测量计算云特征点的 3D 位置。本文的主要贡献如下。首先,证明了 GE 在相机真实参数的邻域中只有一个最小值。换句话说,即使初始测量值与其真实值之间存在显著差异,搜索 GE 的最小值也能使作者找到正确的相机参数。其次,开发了一种新的由粗到细的迭代算法,该算法最小化 GE 并找到相机参数。数值实验表明,由粗到细算法是高效且有效的。第三,提出了一种基于地理信息系统 (GIS) 而非现场测量的新型地标调查。在这些实验中,GIS 地标调查是一种有效且高效的获取地标世界坐标以进行相机校准的方法。通过 NASA/地球观测系统卫星和仪表飞机收集的数据验证了该技术。本文以先前的研究为基础,详细介绍了校准和 3D 重建。
UAS 图像已成为地貌研究中广泛使用的信息来源。当使用摄影测量方法来量化地貌变化时,相机校准对于确保图像测量的准确性至关重要。基于调查数据的自校准不足会导致系统误差,从而导致 DEM 变形。消费级传感器的几何稳定性通常较低,因此需要进行现场校准,因为实验室校准的可靠性会受到运输的影响。在本研究中,提出了一种强大的现场工作流程,可以同时对热传感器和光学传感器进行省时且可重复的校准。以石头建筑为校准对象,并以 TLS 扫描为参考。该方法使用两个传感器(DJI Phantom 4 Pro 和 Workswell WIRIS pro)、两个软件解决方案(视觉测量系统 (VMS) 和 Agisoft Metashape)和每个传感器的两个不同图像子集来计算八个单独的相机校准。所呈现的结果表明,该方法适用于确定预校准摄影测量调查的相机参数。
背景指南提供了实现机载相机系统度量校准的步骤,并规定了构建现场、交叉路口校准和测试范围。这些步骤基于胶片和数字航空相机系统的成功度量校准。为了准确校准相机系统,在数据收集飞行之前、期间和之后必须遵循几个步骤。这些指南最初仅限于矩形框架相机,而不是推扫式相机。校准飞行后应准备一份校准结果报告,包括校准参数及其精度。随着胶片相机被数码相机取代,这些新指南将对遥感界有所帮助。指南包括 Z/I DMC II 数码相机和 Z/I TOP 胶片相机的现场校准示例以及典型校准范围。这些示例包括航空系统校准现场方法的结果,包括总结分析和校准报告。总之,完成机载相机系统校准所需的步骤如下:
摘要 高分相机(GFXJ)是我国第一款自主研发的机载三线阵CCD相机,设计飞行高度2000m时,对地面三维点的GSD为8cm、平面精度为0.5m、高程精度为0.28m,满足我国1:1000比例尺测绘要求。但GFXJ原有的直接定位精度在平面方向约为4m,高程方向约为6m。为满足地面三维点精度要求,提高GFXJ直接定位精度,本文对GFXJ几何定标进行了深入研究。本次几何标定主要包括两部分:GNSS杆臂与IMU杆轴失准标定、相机镜头与CCD线畸变标定。首先,简单介绍GFXJ相机的成像特性。然后,建立GFXJ相机的GNSS杆臂与IMU杆轴失准标定模型。接下来,建立基于CCD视角的GFXJ镜头与CCD线畸变分段自标定模型。随后,提出迭代两步标定方案进行几何标定。最后,利用在黑龙江省松山遥感综合场和鹤岗地区获取的多个飞行区段进行实验。通过标定实验,获得了GNSS杆臂和IMU视轴失准的几何标定值。为前向、下视和后向线阵独立生成了可靠的CAM文件。实验表明,提出的GNSS杆臂和IMU视轴失准标定模型和分段自标定模型对GFXJ相机具有良好的适用性和有效性。提出的两步标定方案可以显著提高GFXJ相机的几何定位精度。GFXJ原始直接地理定位精度在平面方向约为4 m,在高程方向约为6 m。平面精度约为0.2 m,高程精度小于0.28 m。此外,本文建立的定标模型及定标方案可为其他机载线阵CCD相机的定标研究提供参考。利用GNSS杠杆臂和IMU视轴失准校准值以及CAM文件,GFXJ相机的定位精度可以在仅使用几个地面控制点进行空中三角测量后满足3D点精度要求和2000 m飞行高度1:1000的测绘精度要求。
灵活性和准确性 – 价格实惠!Leica RCD100 提供 35 毫米、60 毫米和 100 毫米可更换镜头以及市场上最坚固的镜头支架。每台相机都经过辐射和几何校准。这意味着在最需要测绘准确性时,灵活性和摄影测量稳定性不会受到影响。此外,Leica IPAS20 与 Leica PAV80 陀螺稳定支架的集成为各种机载测绘和正射影像应用提供了最高精度的数据采集,价格实惠。
工作计划 已经开展了一项广泛的实验计划,使用了六种不同类型的商用仪器、五种压头几何形状、四种不同的涂层系统和三种散装参考材料。该项目已确定硬度和模量值对以下因素的敏感性:仪器校准和环境;压头几何校准;详细加载循环的仪器参数;以及涂层类型和厚度等材料效应。已评估选定的模型,以根据测量的复合压痕响应计算涂层特性。已对这些模型进行了比较、测试和验证,并确定了它们的适用范围。验证包括将模型响应与实验确定的压痕响应进行比较。
锚点 地理坐标系中 LSR 的原点,参考椭球为 WGS84 [弧度] CCD 线 电荷耦合器件 (CCD,感光硬件设备) 的线 DEM 数字高程模型表示 3D 表面或地形模型。未定义是否包含建筑物或树木。 DSM 数字表面模型表示高程的 3D 模型(网格),表面有建筑物和树木等物体。 DSNU 暗信号非均匀性。即使没有光线照射到每个像素上,每个像素也会“提供”一个灰度值。对于校正,使用未曝光的图像,即所谓的暗图像。 DTM 数字地形模型表示没有建筑物和树木等物体的 3D 表面模型。 ECEF 空间直角坐标系,以地球为中心、地球固定的坐标系 EOP 外部方向参数,主要是 x、y、z 和 omega、phi、kappa。描述 3D 坐标系中的传感器位置和方向。 L0 原始数据通过辐射校准进行校正,完全没有进行几何校准。无法通过 SDK 访问。L1 几何校正的 L0 图像,校正到给定平面。L1 带 DEM 校正 平滑的 EOP 并使用 DEM 进行校正。L2 正射影像 纬度 φ 从赤道测量,以北为正 经度 λ 从 0 子午线(格林威治)测量,以东为正 LSR 局部空间直角坐标系,另请参阅 ECEF 线数 飞行方向上的线数 样本数 飞行路线或图像中图像坐标的像素数
4 校正 56 4.1 辐射校准 56 4.1.1 传感器校准的主要元素 56 4.1.1.1 绝对辐射校准 – 从辐射到 DN 并反之 56 4.1.1.2 均匀性校准 57 4.1.1.3 光谱校准 57 4.1.1.4 几何校准 58 4.1.2 校准方法 58 4.1.2.1 发射前校准 58 4.1.2.2 机载校准 59 4.1.2.3 替代校准 59 4.2 大气 – 从辐射到反射或温度\发射率 60 4.2.1 将不同日期的图像校准为类似值 62 4.2.2 内部平均相对反射率 (IARR) 63 4.2.3 平场 63 4.2.4 经验线 63 4.2.5 大气建模 64 4.2.5.1 波段透射率计算机模型 66 4.2.5.2 逐线模型 67 4.2.5.3 MODTRAN 67 4.2.5.4 太阳光谱中卫星信号的第二次模拟 – 6s 代码 69 4.2.5.5 大气移除程序 (ATREM) 70 4.2.5.6 ATCOR 72 4.2.6 图像的温度校准 73 4.2.7 材料的热性能 73 4.2.8 从热图像中的辐射中恢复温度和发射率 77 4.3 几何校正 79 4.3.1 几何配准 80 4.3.1.1 平面变换 81 4.3.1.2 多项式变换83 4.3.1.3 三角测量 83 4.3.1.4 地面控制点 84 4.3.1.5 重新采样 85 4.3.1.6 地形位移 86 4.3.2 LANDSAT – 几何特性 90 4.3.2.1 TM 几何精度 90 4.3.2.2 TM 数据处理级别 90 4.3.2.3 原始数据 90 4.3.2.4 系统校正产品 90 4.3.2.5 地理编码产品 91 4.3.2.6 级别 A – 无地面控制点 91 4.3.2.7 级别 B – 有地面控制点 91
摘要在本文中,我们提出了一种可移植的多机器人成像平台的应用,称为Radalyx,具有CT(计算机断层扫描)检查功能。radalyx配备了6关节机器人臂,可容纳特定成像模块。对于X-Ray成像,Radalyx的标准配置包括两个机器人。一个机器人固定X射线管,另一个机器人持有检测器。机器人上的集成成像工具允许将检测器和X射线管定位在被扫描的对象周围。根据样本量和形状,机器人执行预编程的运动,捕获随后将其处理为2D或3D图像的X射线投影。定位灵活性可以以多个角度(“任意路径CT”)具有新的扫描轨迹。radalyx具有精确校准且可重复的几何精度,进行CT和横向合成扫描以及常规的2D射线照相扫描,从而导致空间分辨率高达60 µm。机器通过使用光子计数检测器克服了常规CT系统的局限性,该检测器在分辨率,灵敏度,动态范围,降低降噪和光谱成像方面具有益处。radalyx允许将多个扫描机器人集成到几个独立和可移动站。电台可以任意定位在田地中,并通过几何校准以启用扫描模式,例如X射线传输甚至单面方法,例如X射线后散射。此外,radalyx可通过其他成像方式(例如激光分析和激光激光超声波)扩展,从而提供了各种材料的互补检查功能。radalyx正在改善成像方法的适用性,以在检查对象和检验不可行或仅受到限制的更广泛的测试对象和字段中。