采用单像空间后方交会算法求解相机的外参数是摄影测量及机器视觉等领域的基本问题。在介绍前人研究成果的基础上,提出一种新的单像空间后方交会算法,即利用3个控制点建立临时坐标系,根据这些控制点在临时坐标系下的部分坐标分量为0的特点,将后方交会求解转换为三元二次方程组的求解,3个控制点的图像坐标数据可为非线性方程组的迭代求解提供初始值,使求解过程更加可靠。利用某商用工业摄影测量系统对实验空间中布设的控制场拍摄了120幅图像并计算其外参数,采用后方交会算法和角锥体算法分别对所取特征点计算外参数,结果表明:后方交会算法求解的参数正确,且迭代求解收敛性好,适用于任意旋转角的相机外参数求解。

静止轨道全谱段高光谱成像仪需采用通道分离、视场和机械拼接的方式, 并通过扫描镜摆扫获得宽视场、高空间分辨率的高光谱影像, 若直接拼接, 子视场间不一致的几何变形将使地物光谱信息失真。假设子视场间同名像点坐标的差异是由各子视场内部参数变化引起的, 提出以全景畸变正切改正公式为数学模型的区域网平差方法, 实现像方坐标系内的视场拼接。并在可见光近红外通道4个子视场仿真影像的基础上完成了视场拼接实验, 达到了0.72 pixel的拼接精度。与基于共线条件方程区域网平差的视场拼接方法相比, 该方法精度与其相当, 且算法更简单, 不需要控制点和DEM辅助, 适用于初级影像生产。

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.