Загальне уявлення про калібрування
Під калібруванням знімків розуміється визначення сукупності величин, що характеризують центральну проекцію знімків і відхилення точок зображення від цієї проекції. До таких величин відносяться елементи внутрішнього орієнтування камери (фокусна відстань, координати головної точки) і коефіцієнти дисторсії, які через нерівномірне перекручування центральної проекції повинні визначатися сумісно.
Використовувані у фотограмметричній практиці методи калібрування класифікуються таким чином:
1. Лабораторне калібрування з використанням фотогоніометра або коліматора. Використовується для аналогових професійних метричних камер зі стабільними елементами внутрішнього орієнтування. Принципово такий метод калібрування не може бути застосований для цифрової знімальної техніки;
2. Калібрування в процесі врівноваження фотограмметричної мережі (самокалібрування). Самокалібрування або калібрування за допомогою моделі вирішується шляхом додавання в рівняння колінеарності додаткових змінних, відповідальних за шукані величини невідомих елементів внутрішнього орієнтування. Перевагою цього методу є те, що в процесі рішення визначаються значення невідомих, які були в момент експозиції. Остання властивість важлива для цифрових камер, у яких елементи внутрішнього орієнтування є непостійні величини й піддаються значним змінам від знімання до знімання. До недоліків можна віднести необхідність наявності великої кількості опорних точок, що не завжди можливо на практиці.
3. Калібрування за допомогою тестового полігона. Такий вид калібрування одержав останнім часом найбільше поширення. Для його реалізації необхідна наявність точно визначених координат жорстко закріплених пунктів. Труднощі застосування цього способу складається в дорогій побудові полігона й постійного контролю положення координат точок.
2. Вихідні дані для виконання роботи
2.1 Характеристика тестового полігона
Калібрований полігон являє собою набір точок із тривимірними координатами. Через те, що зміна третьої координати відбувається в невеликому діапазоні, полігон відноситься до площинного. Полігон закріплений на стіні аудиторії 2.339 кафедри геоинформатики і геодезії ДонНТУ. Схематично полігон і його система координат представлені на малюнку 2.1.
Рисунок 2.1 - Схема тестового полігона
Розмір кроку полігона по вертикалі й горизонталі становить близько 0.4 м. Полігон має вісім рядів по чотирнадцятьох марок у кожному ряді. Максимальна дальність фотографування для даного полігона становить 14 метрів (обмежено габаритами приміщення).
Полігон вимірявся кілька разів за п'ять років. Для вимірів використовувався безвідбитковий тахеометр із кутовою точністю наведення 3''. Середньоквадратична помилка планових координат точок полігона не перевищує 0.3 мм, а висотна - 0.5 мм. Полігон з такою точністю може застосовуватися для рішення завдань калібрування цифрової камери. Координати опорних точок представлені в таблиці 2.1.
Таблиця 2.1 – Координати опорних точок тестового полігона
№ |
X, мм |
Y, мм |
Z, мм |
№ |
X, мм |
Y, мм |
Z, мм |
A1 |
2.412 |
10.097 |
-143.85 |
G4 |
1197.681 |
2408.297 |
-156.3 |
A2 |
400.526 |
10.457 |
-145.85 |
G5 |
1603.039 |
2408.843 |
-155.5 |
A3 |
800.531 |
6.469 |
-145.35 |
G6 |
1996.777 |
2407.897 |
-159.65 |
A4 |
1206.037 |
7.739 |
-143.35 |
H1 |
0.078 |
2805.375 |
-158 |
A5 |
1601.615 |
6.048 |
-142.2 |
H2 |
392.275 |
2807.916 |
-156.9 |
A6 |
1999.429 |
9.351 |
-144.8 |
H3 |
795.354 |
2803.713 |
-156.25 |
A7 |
2400.99 |
3.786 |
-147.7 |
H4 |
1196.834 |
2807.677 |
-160.35 |
A8 |
2799.004 |
5.376 |
-150.45 |
H5 |
1598.211 |
2805.066 |
-159.95 |
B1 |
-0.241 |
415.301 |
-151.55 |
H6 |
1998.932 |
2809.094 |
-162 |
B2 |
400.354 |
411.193 |
-150.4 |
H7 |
2399.754 |
2810.555 |
-157 |
B3 |
799.297 |
407.172 |
-149.8 |
H8 |
2799.45 |
2809.528 |
-159.45 |
B4 |
1203.558 |
406.076 |
-145.05 |
K1 |
1.322 |
3208.53 |
-158 |
B5 |
1603.549 |
401.224 |
-140.1 |
K2 |
399.813 |
3211.572 |
-158.35 |
B6 |
1999.46 |
401.107 |
-145.95 |
K3 |
798.881 |
3208.393 |
-157 |
B7 |
2397.218 |
399.177 |
-149.4 |
K4 |
1198.993 |
3207.045 |
-158 |
B8 |
2800 |
400 |
-151.1 |
K5 |
1602.537 |
3209.768 |
-158.1 |
C1 |
0.233 |
803.115 |
-155.1 |
K6 |
1995.951 |
3212.285 |
-161.9 |
C2 |
397.49 |
802.405 |
-153.55 |
K7 |
2401.355 |
3206.784 |
-159 |
C3 |
796.909 |
802.633 |
-152.25 |
K8 |
2802.87 |
3207.333 |
-159.15 |
C4 |
1199.271 |
802.95 |
-146.25 |
L1 |
-4.5 |
3612.357 |
-161.15 |
C5 |
1599.353 |
804.936 |
-146.9 |
L2 |
395.594 |
3611.18 |
-161.05 |
C6 |
1998.303 |
804.485 |
-147.4 |
L3 |
798.018 |
3611.836 |
-157.55 |
C7 |
2400.841 |
803.281 |
-150.95 |
L4 |
1198.081 |
3610.61 |
-156.05 |
C8 |
2799.854 |
804.771 |
-151.85 |
L5 |
1597.869 |
3607.826 |
-158.05 |
D1 |
-0.821 |
1214.277 |
-155.1 |
L6 |
1999.502 |
3609.979 |
-161.2 |
D2 |
394.372 |
1210.042 |
-155 |
L7 |
2403.301 |
3610.314 |
-160 |
D3 |
798.674 |
1208.17 |
-154 |
L8 |
2800.018 |
3610.107 |
-162.2 |
D4 |
1197.394 |
1206.972 |
-152.8 |
M1 |
-6.846 |
4008.879 |
-158.8 |
D5 |
1602.731 |
1205.105 |
-152.2 |
M2 |
401.489 |
4012.099 |
-159.15 |
D6 |
1998.373 |
1203.976 |
-152.1 |
M3 |
799.155 |
4010.332 |
-155.45 |
D7 |
2395.319 |
1203.038 |
-153.15 |
M4 |
1194.87 |
4012.198 |
-157.15 |
D8 |
2802.188 |
1199.315 |
-154.35 |
M5 |
1600.382 |
4014.564 |
-159.1 |
E1 |
-6.012 |
1609.512 |
-155.9 |
M6 |
1997.875 |
4011.109 |
-161.6 |
E2 |
396.426 |
1613.055 |
-154.25 |
M7 |
2403.226 |
4011.752 |
-160.3 |
A1 |
2.412 |
10.097 |
-143.85 |
M8 |
2800.275 |
4011.241 |
-162.45 |
A2 |
400.526 |
10.457 |
-145.85 |
N1 |
-0.936 |
4405.141 |
-153.15 |
A3 |
800.531 |
6.469 |
-145.35 |
N2 |
399 |
4409.123 |
-153.95 |
A4 |
1206.037 |
7.739 |
-143.35 |
N3 |
797.323 |
4410.413 |
-153.6 |
A5 |
1601.615 |
6.048 |
-142.2 |
N4 |
1198.576 |
4414.872 |
-152.15 |
A6 |
1999.429 |
9.351 |
-144.8 |
N5 |
1597.842 |
4414.159 |
-156.2 |
A7 |
2400.99 |
3.786 |
-147.7 |
N6 |
2004.262 |
4413.317 |
-160.95 |
A8 |
2799.004 |
5.376 |
-150.45 |
N7 |
2401.925 |
4415.448 |
-156.9 |
B1 |
-0.241 |
415.301 |
-151.55 |
N8 |
2801.332 |
4414.071 |
-159.2 |
B2 |
400.354 |
411.193 |
-150.4 |
P1 |
-1.251 |
4810.212 |
-148.2 |
B3 |
799.297 |
407.172 |
-149.8 |
P2 |
398.801 |
4809.852 |
-149.95 |
B4 |
1203.558 |
406.076 |
-145.05 |
P3 |
798.451 |
4813.368 |
-150.7 |
B5 |
1603.549 |
401.224 |
-140.1 |
P4 |
1197.462 |
4815.026 |
-153.2 |
B6 |
1999.46 |
401.107 |
-145.95 |
P5 |
1602.501 |
4818.305 |
-156.35 |
B7 |
2397.218 |
399.177 |
-149.4 |
P6 |
2001.725 |
4813.093 |
-158.7 |
B8 |
2800 |
400 |
-151.1 |
P7 |
2402.328 |
4815.778 |
-157.35 |
C1 |
0.233 |
803.115 |
-155.1 |
|
|
|
|