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飞思280航测精度

更新时间：2020-09-23　点击数：1773

Phase One 280MP航拍解决方案（PAS 280）包含了两种航拍相机型号：


  • Phase One IXM-RS280F RGB——包括两个90mm镜头，用于捕获RGB信息

  • Phase One IXM-RS280F 4波段——包括一个附加的50mm焦距镜头和消色差150MP传感器，用于捕获近红外信息并提供4波段（RGB，NIR）和CIR影像。

PAS280系统利用了两个影像传感器和两个镜头的集成。这种光学集成以及专用软件可以实现用两个150MP正射影像生成一张单中心投影的280MP影像。

PAS280系统是一个完整集成的系统，它包括陀螺稳定座架、GNSS、航线设计软件、飞行管理、影像和GNSS处理软件。

iXM-RS280F 光学设计

iXM-RS280F包括两个90mm镜头和两像素尺寸为3.76µm 的CMOS影像传感器，且相对于镜头的主光轴有向外偏移。每个镜头都垂直放置，可提供具有相等地面分辨率的正射影像。每个影像传感器都捕获相对飞行航线另一侧的影像，也就是说右侧传感器会捕获左侧，而左侧传感器会捕获右侧。影像之间有重叠区域以供拼接。影像传感器的长边沿着航线方向安装。每个传感器在垂直航线方向上提供10,652像素的影像，在沿着航线方向上提供14,204像素的影像。这两个拼接的影像可以形成一个大幅面影像，它的垂直航线方向有20,150像素，沿着航线方向有14,118像素，从而提供一个2.8亿像素的影像。垂直航线方向的总视场角为45.7度，沿着航线方向的总视场角为32.9度。


标定程序

摄影测量中对相机的标定可以通过两种方式完成：机载标定和实验室标定。机载标定的描述包括以下步骤：
  1. 在Phase One Industrial设计的测试场进行飞行准备和执行。
  2. 分别对左右影像组建立平差区域网。
  3. 使用包含所有影像的空三工程进行地面控制点的量测。
  4. 使用所有的地面控制点对独立影像进行光束法平差，并计算独立的左右影像的标定参数以及它们之间的相对定向参数。数据将被写入标定文件，并在制造过程中被嵌入相机存储器中。
  5. 使用iX Capture创建由左右影像拼接成的无畸变大幅面影像。将标定参数应用于每个影像，并创建无畸变影像。接下来，进行两幅影像之间的匹配以及右影像（辅相机）到左影像（主相机）坐标系的转换。拼接变换后的影像，以创建无畸变、无拼缝的大幅面影像。
以下计算出的左右影像的标定参数将作为标定过程的结果被写入文件：

表1

在iX Capture中最终生成的拼接大影像具有主相机（左影像）的焦距，所有其他参数均等于零。校准表如下所示：

表2

执行以下步骤检验标定成果并生成大幅面影像：
  1. 使用大的无畸变影像进行光束法平差，并获得大影像的畸变残差。
  2. 用7个地面控制点计算影像外方位元素并用38个检查点检验精度。

标定测试场

地面控制点测量过程包括：

  1. 大地观测是根据一个基准站中的静态GPS测量过程而执行的。       

  2. 通过两个独立的1小时长时间段观测，对照CSAR永久GPS站对测区基站进行了测量。

  3. 每一个地面控制点都通过两个独立的半小时静态观测以测量。


机载标定飞行和单张左右影像平差

每次机载标定飞行均使用以下参数进行：

使用在所有影像上测得的所有GCP，可以同时对左右摄像机捕获的影像进行平差。左右单个影像的同时区域网平差的典型结果如下所示：

平差后，单张影像的标定参数及其相对定向参数（表1）将被接收并用于生成大型拼接的无畸变影像。


应用标定参数后的畸变残差

在生成大幅面拼接无畸变影像过程中，将相应的畸变参数应用到每个单张影像中，从而生成无畸变的单张影像。无畸变单张拼接影像上的最大畸变残差小于0.2个像素（<0.7µm）。

280MP拼接影像

空三测量精度评估

生成的无畸变大图幅拼接影像将用于三个新的区域网平差，以进行准确性检查。

在第一个区域网中，使用了来自11 + 2条带的所有拼接影像。第二个区域网包含了每隔一个航带和两个交叉航带的影像，第三个区域网仅由每隔一个航带的影像组成，而不包括交叉航带。在所有配置中，使用了7个用于外部定向的控制点和38个用于区域网精度评估的检查点。

下表展示了结果：

立体量测精度分析

另一个地面采样分辨率为2.1厘米的架次数据被用于立体量测精度测试。飞行中包含251张影像和45个地面控制点。在测试过程中，测量了325个立体像对，平均每一个地面控制点有7.3个立体像对覆盖。下表中显示了结果：

  •  iXM-RS280F大幅面相机是一款量测型相机，具有稳定且可清晰定义的标定参数
  • 相机拍摄的影像具有很高的几何和辐射质量，可确保相机在包括立体测图在内的高精度制图项目中的实用性。
  • 区域网的摄影测量精度在影像平面中约为0.5个像素
  • 检查点的平面精度为0.7个像素，高程精度为1个像素

  • 地面采样间隔为2cm的区域网的立体量测平面精度为1个像素，高程精度2个像素。


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