內視場拼接相機的數字基高比模型與精度評價機理

《內視場拼接相機的數字基高比模型與精度評價機理》是依託北京大學，由晏磊擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：內視場拼接相機的數字基高比模型與精度評價機理
• 依託單位：北京大學
• 項目負責人：晏磊
• 項目類別：面上項目

項目摘要

高解析度遙感數字相機的空間時間光譜輻射四大解析度，空間解析度是基礎，精度是保障，多感測器拼接是特點。國內主流的外視場拼接航空測繪相機，用多個相機光路成像，再依據經典的嚴格中心投影空間解析理論進行影像拼接；但外拼接的非嚴格中心投影本質，使高精度問題凸顯，加重了後端處理難度。內視場拼接是嚴格中心投影，通過多個成像感測器和一個總鏡頭實現一次承影與二次成像，因此可用經典解析方法保證成像精度，且體積小重量輕，是拼接相機的發展趨勢。但內拼接理論研究空白，制約了我國航空相機跨越發展。課題抓住航空相機精度指標基高比變化（數位化使其不再為常數）特點，探索其時間空間函式模型表達及物理本質，構建內拼接成像原型實現精度驗證；與外視場相機航飛結合，驗證並確定數字相機四類技術特徵（內外拼接、嚴格非嚴格中心投影、一次二次成像、單基線多基線）對精度相互關聯統一的理論表達，為多類數字航攝相機的創新發展提供理論依據和精度保障

結題摘要

在遙感高解析度數字相機成像技術中，空間解析度以及高程精度是其中要的特性，也是目前遙感攝影測量發展的熱點方向。而目前國內的航空測繪相機是多個相機光路成像，再依據經典的嚴格中心投影空間解析理論進行影像拼接；但外拼接的非嚴格中心投影本質，使高精度問題凸顯，加重了後端處理難度。課題組為了解決這一問題，提出使用嚴格中心投影的內視場拼接技術，通過一次成像與二次成像技術保證成像的精度，並提升高程解析套用精度。在研究的過程中課題組以航空相機的精度指標基高比為突破點，探索其時間函式模型和物理本質，構建原型並通過涿州檢校場進行精度檢驗。 課題組將經典攝影測量中的基高比常數擴展為數字攝影測量中的一個包含三維空間和一維時間變數的數學模型——數字基高比。其科學內涵為：首先多拼接相機通過改變二維面積（相機拼接個數、CCD晶片大小）、一維垂直縮放（鏡頭焦距、物像距）來改變基高比的大小，使得基高比成為三維空間變數函式；同時，CCD積分時間可變、掃描間隔可變、相機陣列同步成像等新技術的套用，通過改變交會影像拍攝時間間隔改變基高比的大小，使得基高比成為一維時間變數函式。數字基高比四維時空函式模型的建立，不僅涵蓋了經典基高比的定義，而且完整全面地反映了數字攝影測量中基高比的特點及本質。 其次課題組又建立了數字基高比的空間變數、時間變數與高程精度的關聯模型，並基於涿州地面檢校場進行了實驗驗證。研究結果表明：通過改造數字航攝相機，例如減小CCD探元的物理尺寸、增大CCD航向尺寸，能夠提高立體定位的高程精度；通過獲取多基線立體影像，既保證了較大的交會角，又增加了交會影像數和冗餘觀測值，可以提高立體定位的高程精度。 最後課題組對相機四類技術特徵（內外拼接、嚴格非嚴格中心投影、一次二次成像、單基線多基線）對精度相互關聯統一的理論表達，獲得的成果能夠為多類數字航攝相機的創新發展提供理論依據和精度保障。