Business backgrounds

Международная научно-техническая конференция
«Фотограмметрия – вчера, сегодня, завтра»,
посвященная 90-летию кафедры фотограмметрии МИИГАИК
Исследование точности фототриангуляции с
использованием различных методов
калибровки съемочной камеры PhaseOne iXU
150 по результатам аэрофотосъемки
аэрофотосъемки выполненной БЛА Орлан-10
Смирнов А.В, Курков В.М. (МИИГАиК)
Михайлин В.А. (СТЦ)
Москва, 2015
Темы доклада

Сертификация БПЛА, полевая калибровка камер

Обработка результатов съемок с применением различных методов
калибровки камер

Расчет поля дисторсии объектива

Анализ результатов уравнивания
Заокский геополигон МИИГАиК
2014-2015
Кафедра фотограмметрии
Типы камер
«Мыльница»
Зеркальная камера
Промышленная
камера
Формулы дисторсии объектива
Физическая дисторсия
Смешанная дисторсия
Тест № 1
Phase One IXU 150 (f - 55 мм)
600 м (GSD - 4 см)
800 м (GSD - 6 см)
Опорные точки – 109, контрольные точки – 19
БПЛА Орлан - 10
Phase One IXU 150
Спецификация

CMOS сенсор

Размер сенсора: 8280x6208 пикс.

Фокусное расстояние: 55 мм

Физ.размер пикселя: 5.3 мкм

Центральный затвор

ДВС

Макс. взлетная масса: 21 кг

Размах крыла: 3.1 м

Максимальная дальность
полета : 1000 км

Рабочая высота

полета: 100-5000 м

Время полета : 10 ч
Параметры калибровки камеры
Проект
600 м
Лаб.
Лаб.
Лаб.
Лаб.
Без
калибровка+
калибровка+
Без
калибровка
калибровка+
Лаб.
Самокалибро
Самокалибро
Лаб.
Самокалибро
Самокалибр
калибровк
физ.
смеш.
калибровк
+ физ.
смеш.
калибровка
вка (Физ.)
вка (Смеш.)
калибровка
вка (Физ.)
овка (Смеш.)
и
самокалибров
самокалибров
и
самокалибр
самокалибр
ка
ка
овка
овка
Метод
калибровки
Фокусное
расстояние
800 м
мм
55.0000
55.1407
55.3613
55.1395
55.2328
55.3738
55.0000
55.1407
55.3559
55.1127
55.2335
55.3786
X, мм
0.0000
-0.1098
-0.0066
-0.1109
-0.0055
-0.1104
0.0000
-0.1098
-0.0028
-0.1162
-0.0055
-0.1098
Y, мм
0.0000
1.7203
0.0736
1.7225
0.0347
1.7202
0.0000
1.7203
0.0328
1.7228
0.0341
1.7208
K1
0.0000
-2.4953e-05
-2.2511e-05
-2.4568e-05
-1.6065e-05
-1.6071e-05
0.0000
-2.4953e-05
-2.4078e-05
-2.448e-05 -1.6161e-05 -1.6087e-05
K2
0.0000
1.1253e-08
8.023e-09
9.992e-09
9.746e-09
9.867e-09
0.0000
1.1253e-08
1.0241e-08
1.0045e-08
9.797e-09
9.969e-09
K3
0.0000
0.0000
1e-12
1e-12
1e-12
1e-12
0.0000
0.0000
1e-12
1e-12
1e-12
1e-12
Главная точка
(PPA, PPS)
Дисторсия
Расчет поля дисторсии объектива (3D окно)
Анализ результатов уравнивания (тест № 1)
Phase One IXU 150 (f – 55 мм)
Проект
Метод
калибровки
XY, м
Контрольные
СКО
точки
Z, м
0.45
0.4
600 м (GSD 4 см)
800 м (GSD 6 см)
Лаб.
Лаб.
Лаб.
Лаб.
Без
Самокалиб калибровка+
калибровка+
Лаб.
Самокали калибровка+ Самокалиб калибровка+
Лаб.
Самокалибр
Без
калибровк
ровка
физ.
смеш.
калибровк бровка
физ.
ровка
смеш.
калибровка
овка (Смеш.)
калибровки
и
(Физ.) самокалибр
самокалибров
а
(Физ.) самокалибров (Смеш.) самокалибровк
овка
ка
ка
а
0.408
0.125
0.195
0.071
0.065
0.066
0.418
0.075
0.289
0.077
0.065
0.077
1.965
0.137
0.256
0.101
0.109
0.115
1.941
0.083
0.445
0.071
0.102
0.080
2.5
XY
Z
2
0.35
0.3
1.5
0.25
0.2
1
0.15
0.1
0.05
0
0.5
600 м
800 м
0
600 м
800 м
Заключение
Для получения ортофотоплана необходимой точности необходимо
применять следующие типы калибровок:

XY
Смешанная
самокалибровка
Z
Лаб.калибровка
+ смеш.
самокалибровка
Для камер с центральным затвором –
Учет дисторсии в ЦФС Photoscan















x=X/Z
y=Y/Z
x' = x(1 + K1r2 + K2r4 + K3r6) + P2(r2+2x2) + 2P1xy
y' = y(1 + K1r2 + K2r4 + K3r6) + P1(r2+2y2) + 2P2xy
u = cx + x'fx + y'skew
v = cy + y'fy
где:
r = sqrt(x2 + y2),
(X, Y, Z) – координаты точек в пространственной системе координат снимка,
(u, v) – проекции координат точек в системе координат снимка (в пикселях)
(fx, fy) – фокусные расстояния,
(cx, cy) – координаты главной точки,
K1, K2, K3 – коэффициенты радиальной дисторсии,
P1, P2 – коэффициенты тангенциальной дисторсии,
skew – коэффициент неортогональности системы координат снимка.
Варианты выполненных калибровок и полученные
параметры дисторсии
Результаты калибровки камеры PhaseOne iXU-150 серийный номер: XC000037, объектив - Schneider-Kreuxnach 55 mm, серийный
номер: PL002916, размер пикселя: 5,3 мкм, фокусное расстояние f=55 mm
№ проекта
калибровк
и
1
2
3
4
5
6
7
8
Точность (м)
Параметры камеры
Название проекта pix (см) ОПОРА Мх
Му
Mz
Mp
Fx
Fy
Cx
Cy
Skew K1
K2
K3
P1
P2
Лабораторная по
СП
0,7
95 0,00030 0,00030 0,00132 0,00042 10402,7 10401,9 4122,2 2756,3 1,4253 -0,0753 0,1166 -0,0437 -0,00025 0,00002
В-З_600
4,1
42 0,08200 0,04800 0,05600 0,09502 10444,3 10442,7 4109,2 2772,6 0,6651 -0,0722 0,0875 0,0435 0,00005 -0,00030
С-Ю_600
4,1
51 0,07700 0,03400 0,07300 0,08417 10409,0 10409,6 4105,0 2768,2 1,4458 -0,0729 0,0901 0,0401 -0,00002 -0,00025
В-З_800
6,0
56 0,08800 0,04200 0,09800 0,09751 10417,1 10415,0 4106,6 2773,3 0,1473 -0,0739 0,0959 0,0254 0,00001 -0,00039
С-Ю_800
6,0
55 0,07900 0,03400 0,06800 0,08601 10419,4 10421,0 4102,0 2773,5 1,0490 -0,0735 0,0940 0,0326 -0,00002 -0,00028
Калибровка_В-З_СЮ_600
4,1
42 0,03500 0,04000 0,04600 0,05315 10440,7 10440,5 4104,8 2768,9 0,5661 -0,0729 0,0906 0,0368 -0,00004 -0,00031
Калибровка_В-З_СЮ_800
6,0
47 0,03900 0,03200 0,05500 0,05045 10418,3 10418,3 4101,4 2773,7 0,5203 -0,0732 0,0899 0,0430 0,00001 -0,00034
Калибровка_600_8
00_В-З-С-Ю
4_6см
47 0,03500 0,02800 0,04600 0,04482 10429,9 10429,6 4104,1 2769,2 0,5428 -0,0725 0,0855 0,0501 -0,00006 -0,00031
Варианты проектов калибровки
(лабораторная)
Варианты проектов калибровки
(ПОЛЕВАЯ)
Оценка точности фототриангуляции
Опорные точки
Контроль
калибровки в
проектах
pix (см)
Опорные Контрольн
точки
ые точки
1
Стереопара
тест-объекта
0,7
95
2
В-З_600
4,1
19
3
С-Ю_600
4,1
4
В-З_600
5
Мх
Му
Mz
Контрольные точки
Mp
0,00068 0,00057 0,00137 0,00089
Мх
Му
Mz
Mp
10429,9 10429,6
4104,1
45
0,04000 0,05400 0,12600 0,06720 0,06900 0,06700 0,20300 0,09618 10440,7 10440,5
4104,8
23
24
0,03200 0,03900 0,10000 0,05045 0,04000 0,04000 0,15500 0,05657 10440,7 10440,5
4104,8
4,1
19
45
0,04100 0,05200 0,14500 0,06600 0,07000 0,05900 0,24200 0,09100 10429,9 10429,6
4104,1
С-Ю_600
4,1
23
24
0,02800 0,03900 0,12500 0,04800 0,03900 0,03900 0,16400 0,05500 10429,9 10429,6
4104,1
6
В-З_600
4,1
19
45
0,05400 0,07100 0,14800 0,08900 0,07700 0,07900 0,30500 0,11000 10402,7 10401,9
4122,2
7
С-Ю_600
4,1
23
24
0,02500 0,03100 0,11800 0,03900 0,03800 0,03600 0,17500 0,05200 10402,7 10401,9
4122,2
8
В-З_800
6,0
28
23
0,02200 0,03200 0,04300 0,03883 0,05500 0,03800 0,10800 0,06685 10429,9 10429,6
4104,1
9
С-Ю_800
6,0
24
44
0,06700 0,03100 0,07700 0,07382 0,05700 0,06300 0,19700 0,08496 10429,9 10429,6
4104,1
Оценка точности фототриангуляции
0.16
Опорные точки (м)
0.14
0.12
0.1
0.08
Mx
0.06
My
0.04
Mz
0.02
0
0.35
Контрольные точки (м)
0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0
Mx
My
Mz
Спасибо за внимание