提出了一种基于Hough变换的航空摄像机外参数估计新方法.该方法使用共线条件方程描述摄像机成像关系,用图像与物方特征点之间的组合对外参数空间离散点进行投票,将得票最多的离散参数点确定为参数估计值.为解决共线条件方程的非线性以及外参数之间的相关性问题,采用迭代方式进行参数估计.与基于最小二乘原理的传统外参数估计方法不同,该方法不需要事先对图像与物方空间特征点进行配对,解决了传统最小二乘法的特征匹配难题,避免了最小二乘法对错误匹配的鲁棒性较差的缺点.分别使用仿真和真实航拍图像对算法的有效性进行了检验,结果表明:摄像机坐标估计误差小于15 m,姿态角误差小于1°.参数估计结果能够满足舰炮作战中对侦察摄像机外参数估计精度的要求.

为满足炮射廉价航空CCD摄像机的对地定位需求,提出一种基于四个已知等高地面控制点的航空摄像机参数估计方法.该方法根据单张航空像片估计伞载空中摄像机焦距及摄像机在世界坐标系中的位置和姿态角等外参数,利用直接线性变换算法求取已知等高地面控制点与对应像点之间的单应矩阵,建立了单应矩阵与共线条件方程之间的关联关系,最后根据关联关系推导出计算航空摄像机焦距、纵横比、位置和姿态角等内外参数的数学模型.为考查该方法的有效性,分别运用室内模拟控制点和野外真实控制点进行了实验.实验结果表明:在给定四个等高地面控制点的三维坐标及对应像点的二维坐标的情况下,该方法计算焦距、纵横比、位置和姿态角等摄像机参数的相对误差约为2%,参数估计结果基本满足炮射摄像机对地成像定位需求.

为解决基于单张图像的传统无人机对地定位方法的精度不能满足精确打击作战需求的问题,本文提出一种新的无人机对地定位方法.该方法通过线性化共线条件方程建立摄像机姿态角和焦距迭代计算模型,根据非共线位置拍摄的多帧图像及至少3个可识别同名像点坐标迭代计算摄像机姿态角和焦距的精确值,然后利用多摄站前方交会法求取地面目标的三维坐标.该方法不依赖于数字高程模型(DEM)及像片内外方位元素的测量值,消除了传统无人机对地定位方法三个定位误差源中的两个,因此具有较高的定位精度.仿真与真实图像实验计算表明:摄站本身坐标误差的大小是决定对地定位精度的主要因素,当采用DGPS定位摄站时,可以获得很高的目标定位精度.