RCD30傾斜攝影系統相機視準軸與IMU軸誤差改正方法

□ 楊兵戰

（遼寧省地理信息院，遼寧 沈陽 110034）

1.檢校場原理及實驗

由于RCD30傾斜攝影系統相機視準軸與IMU視準軸不平行，存在一個系統的差異Misalignment。IMU記錄的姿態是以IMU的視準軸為基準，所以需要將記錄結果改正到相機的真實姿態。在第一次裝機，Misalignment數值未知，需要飛檢校場；若將整套設備從飛機上拆裝，或者系統遇到劇烈碰撞，Misalignment數值會產生變化，也需要重新飛行檢校；若更換鏡頭，此數值以及PPA也會產生變化，此時也需要檢校。作業流程（如圖1所示）。

基于RCD30相機系統檢校場實驗設計（如圖2所示），航線按照井字交叉且要雙向飛行，共計8條航線。每條航線30～40張影像。航向重疊度80%。飛行區域不能有水域，避免高層建筑。中心區域和四角各布設控制點3～5個，用作檢查點。更改高度可以自動計算出兩條航線之間的距離，根據GSD計算可以得出飛行航高，然后可確定航線間距。最終確定檢校場飛行航高為824m。

2.視準軸誤差值解算

基于RCD30后處理模塊中IPASCO+是用于框幅式相機數據的軟件，主要功能用于進行框幅式相機的檢校，計算精確視準軸誤差（Misalignment）以及根據POS生成影像的外方位元素EO等。由于相機視準軸與IMU視準軸不平行，存在一個系統的差異：Misalignment。IMU記錄的姿態是以IMU的視準軸為基準，需要將記錄結果改算到相機的真實姿態。也就是通過特定的算法來計算這個視準軸誤差值。根據前面提到的檢校場飛行數據解算，得到由解算后的.sol文件、相機文件和曝光點文件。加載上述三個文件，會自動識別每個鏡頭的編號。視準軸誤差值，初始值為0，檢校之后會有檢校成果值。加載此相機在檢校場內的檢校影像，選擇四條航線數據，每條航線20張以內，影像盡量對稱，（如圖3所示）。

圖1 RCD30相機檢校流程圖

圖2 檢校場“井”字飛行設計圖與完整飛行軌跡

圖3 利用IPAS CO+加入檢校影像

先應用APM（建立模型連接點），運行APM可選擇策略，本實驗選取apm_settings_5×5_robust的策略。在APM之后，運行空三，會有Sigma的計算值、PPA檢校結果和Misalighment檢校結果。根據每個航線數據的檢校結果，記錄Sigma0值。檢校是個迭代過程，需要使用新的相機文件重復迭代，運算出精確的結果再選擇新的相機檢校文件，重復迭代過程。由于APM已經運行完畢，只需將Sigma0值設置為新的Sigma0值。第二次迭代后，PPA和Misalighment數值會產生變化，并保存新的相機檢校文件，重復之前所述迭代過程。最終Misalighment數值不再變化時，保存最終的相機文件（如圖4所示）。在后期的數據處理中，使用最新的相機文件，利用檢校場計算中最后一次迭代結束之后，出現的最終Misalighment數值，根據這個數值，利用IPAS CO+，加載實驗數據，包括POS解算的.sol文件、相機文件、曝光點文件等，最終生成項目數據的EO。

圖4 利用IPAS CO+確定Misalighment數值

3.結束語

由于RCD30傾斜攝影系統相機視準軸與IMU視準軸不平行，存在一個系統的差異。在第一次裝機時這個誤差值未知。采用獨特的雙向“井”字線雙向飛行技術并結合RCD30傾斜攝影后處理技術，根據建立模型連接點空三糾正的方法，得到相機鏡頭精確的視準軸誤差值，改正了系統誤差，大大提高了相機框幅影像數據的初始外方位元素精度，從根本上提高了后續三維重建的精度。

參考文獻：

【1】付建紅.相機定向的機載慣性測量裝置視準軸誤差求解方法[J].測繪學報,2014,43(7):698-704.

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