RCD30傾斜攝影系統(tǒng)相機(jī)視準(zhǔn)軸與IMU軸誤差改正方法

□ 楊兵戰(zhàn)

（遼寧省地理信息院，遼寧 沈陽 110034）

1.檢校場(chǎng)原理及實(shí)驗(yàn)

由于RCD30傾斜攝影系統(tǒng)相機(jī)視準(zhǔn)軸與IMU視準(zhǔn)軸不平行，存在一個(gè)系統(tǒng)的差異Misalignment。IMU記錄的姿態(tài)是以IMU的視準(zhǔn)軸為基準(zhǔn)，所以需要將記錄結(jié)果改正到相機(jī)的真實(shí)姿態(tài)。在第一次裝機(jī)，Misalignment數(shù)值未知，需要飛檢校場(chǎng)；若將整套設(shè)備從飛機(jī)上拆裝，或者系統(tǒng)遇到劇烈碰撞，Misalignment數(shù)值會(huì)產(chǎn)生變化，也需要重新飛行檢校；若更換鏡頭，此數(shù)值以及PPA也會(huì)產(chǎn)生變化，此時(shí)也需要檢校。作業(yè)流程（如圖1所示）。

基于RCD30相機(jī)系統(tǒng)檢校場(chǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（如圖2所示），航線按照井字交叉且要雙向飛行，共計(jì)8條航線。每條航線30～40張影像。航向重疊度80%。飛行區(qū)域不能有水域，避免高層建筑。中心區(qū)域和四角各布設(shè)控制點(diǎn)3～5個(gè)，用作檢查點(diǎn)。更改高度可以自動(dòng)計(jì)算出兩條航線之間的距離，根據(jù)GSD計(jì)算可以得出飛行航高，然后可確定航線間距。最終確定檢校場(chǎng)飛行航高為824m。

2.視準(zhǔn)軸誤差值解算

基于RCD30后處理模塊中IPASCO+是用于框幅式相機(jī)數(shù)據(jù)的軟件，主要功能用于進(jìn)行框幅式相機(jī)的檢校，計(jì)算精確視準(zhǔn)軸誤差（Misalignment）以及根據(jù)POS生成影像的外方位元素EO等。由于相機(jī)視準(zhǔn)軸與IMU視準(zhǔn)軸不平行，存在一個(gè)系統(tǒng)的差異：Misalignment。IMU記錄的姿態(tài)是以IMU的視準(zhǔn)軸為基準(zhǔn)，需要將記錄結(jié)果改算到相機(jī)的真實(shí)姿態(tài)。也就是通過特定的算法來計(jì)算這個(gè)視準(zhǔn)軸誤差值。根據(jù)前面提到的檢校場(chǎng)飛行數(shù)據(jù)解算，得到由解算后的.sol文件、相機(jī)文件和曝光點(diǎn)文件。加載上述三個(gè)文件，會(huì)自動(dòng)識(shí)別每個(gè)鏡頭的編號(hào)。視準(zhǔn)軸誤差值，初始值為0，檢校之后會(huì)有檢校成果值。加載此相機(jī)在檢校場(chǎng)內(nèi)的檢校影像，選擇四條航線數(shù)據(jù)，每條航線20張以內(nèi)，影像盡量對(duì)稱，（如圖3所示）。

圖1 RCD30相機(jī)檢校流程圖

圖2 檢校場(chǎng)“井”字飛行設(shè)計(jì)圖與完整飛行軌跡

圖3 利用IPAS CO+加入檢校影像

先應(yīng)用APM（建立模型連接點(diǎn)），運(yùn)行APM可選擇策略，本實(shí)驗(yàn)選取apm_settings_5×5_robust的策略。在APM之后，運(yùn)行空三，會(huì)有Sigma的計(jì)算值、PPA檢校結(jié)果和Misalighment檢校結(jié)果。根據(jù)每個(gè)航線數(shù)據(jù)的檢校結(jié)果，記錄Sigma0值。檢校是個(gè)迭代過程，需要使用新的相機(jī)文件重復(fù)迭代，運(yùn)算出精確的結(jié)果再選擇新的相機(jī)檢校文件，重復(fù)迭代過程。由于APM已經(jīng)運(yùn)行完畢，只需將Sigma0值設(shè)置為新的Sigma0值。第二次迭代后，PPA和Misalighment數(shù)值會(huì)產(chǎn)生變化，并保存新的相機(jī)檢校文件，重復(fù)之前所述迭代過程。最終Misalighment數(shù)值不再變化時(shí)，保存最終的相機(jī)文件（如圖4所示）。在后期的數(shù)據(jù)處理中，使用最新的相機(jī)文件，利用檢校場(chǎng)計(jì)算中最后一次迭代結(jié)束之后，出現(xiàn)的最終Misalighment數(shù)值，根據(jù)這個(gè)數(shù)值，利用IPAS CO+，加載實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，包括POS解算的.sol文件、相機(jī)文件、曝光點(diǎn)文件等，最終生成項(xiàng)目數(shù)據(jù)的EO。

圖4 利用IPAS CO+確定Misalighment數(shù)值

3.結(jié)束語

由于RCD30傾斜攝影系統(tǒng)相機(jī)視準(zhǔn)軸與IMU視準(zhǔn)軸不平行，存在一個(gè)系統(tǒng)的差異。在第一次裝機(jī)時(shí)這個(gè)誤差值未知。采用獨(dú)特的雙向“井”字線雙向飛行技術(shù)并結(jié)合RCD30傾斜攝影后處理技術(shù)，根據(jù)建立模型連接點(diǎn)空三糾正的方法，得到相機(jī)鏡頭精確的視準(zhǔn)軸誤差值，改正了系統(tǒng)誤差，大大提高了相機(jī)框幅影像數(shù)據(jù)的初始外方位元素精度，從根本上提高了后續(xù)三維重建的精度。

參考文獻(xiàn)：

【1】付建紅.相機(jī)定向的機(jī)載慣性測(cè)量裝置視準(zhǔn)軸誤差求解方法[J].測(cè)繪學(xué)報(bào),2014,43(7):698-704.

【2】謝謙，趙平印，丁兆連.RCD30傾斜航攝儀使用經(jīng)驗(yàn)總結(jié)[J].測(cè)繪與空間地理信息,2016,39(6):219-224.