解析空中三角測量三種方法（什麼是空中三角測量）

2023-10-27 22:18:16

01

相機成像原理

要理解空中三角測量，就要先知道相機成像原理，下面這張圖讓你一看就懂：

其中，P為物方點，O為成像中心，P』為成像點。

共線條件方程：物方點、相機成像中心、像方點三點共線

02

空中三角測量

定義：

空三是空中三角測量的簡稱。相機輸出成像時的位置和姿態都是有誤差的，空三是以重投影殘差最小化為目標重新求解相機成像時的位置和姿態。

空三的作用：

•空三是建模的基礎，是攝影測量核心算法之一

•好的空三成果是建好二三維模型的基礎

03

空中三角測量步驟

第一步：找出每張像片有特徵的點——特徵點提取

•像片中顏色或紋理變化劇烈的點稱之為特徵點

•一般用像素值本身及其周圍像素關係來描述特徵點

第二步：將不同像片中相同的特徵點關聯起來——特徵點匹配

•將不同照片特徵信息一致的特徵點關聯

•需保證同一特徵點能被不同像片拍到（有重疊度）

•提取算法需能在不同亮度、不同尺度、不同角度等情況下，都能關聯特徵點

•匹配的特徵點數量會低於第一步提取的特徵點數量

第三步：根據匹配結果調整相機位置姿態——區域網平差

•根據初始帶誤差的相機位置和姿態，匹配的特徵點空間中不能相交

•平差就是通過調整相機內參、成像時位置和姿態，讓特徵點在三維空間中相交的誤差最小

•調整時會以初始位置和姿態做參考，在設定的範圍內做調整（大疆智圖中的初始POS精度）

•特徵點被越多的照片觀測到，參考信息越多，平差可靠性就會越強

04

空三輸出成果——相機內參

描述相機成像內部的參數相機內參，一般有9個參數：

1. 焦距（2個）：fx,fy （以像素為單位，一般fx≈fy）

2. 像主點偏移量（2個）：cx、cy （以像素為單位）

3. 畸變參數（一般為5個）：k1、k2、p1、p2、k3

描述拍照時刻相機的位置和姿態的參數稱之為相機外參，共6個參數，每張照片的外參數都不一樣：

1. 相機成像時刻位置（X、Y、Z）

2. 相機成像時刻姿態（Omega、Phi、Kappa）