水下摄影测量共线理论与相机标定方法
钦桂勤1 , 张永生1 , 黄桂平2 , 范亚兵3 , 陈 铮4
1.信息工程大学, 河南 郑州 450001;
2.华北水利水电大学, 河南郑州 450011;
3. 61363部队, 陕西 西安 710054;
4. 66444部队, 北京 100042
Collinearity Theory and the Camera Calibration Method of Underwater Photogrammetry
QIN Gui-qin1 , ZHANG Yong-sheng1 , HUANG Gui-ping2 , FAN Ya-bing3 , CHEN Zheng4
1.Information Engineering University, Zhengzhou, Henan 450001, China;
2.North China University of Water Resources and Electric Power, Zhengzhou, Henan 450011, China;
3.Troops 61363, Xi’an, Shaanxi 710054, China;
4.Troops 66444, Beijing 100042, China
摘要 基于摄影光学理论,分析了相机在空气中和水下成像基点位置关系,提出水下摄影三点共线理论,并推导出相机在水下主距变化模型;分析了相机水下摄影视场和畸变大小的变化,设计了水下摄影测量相机标定方法;最后通过水下摄影试验标定,验证了水下摄影三点共线理论的正确性和水下相机标定方法的实用性。
关键词 :
计量学 ,
水下摄影测量 ,
三点共线理论 ,
水下相机标定 ,
相机主距 ,
基点位置
Abstract :With a brief introduction of optical theory of photogrammetry, the relation of the location of datum marks is described in camera lens system between air and underwater. The collinearity theory of underwater photogrammetry is proposed, and the variety of principal distance of underwater camera is illustrated.After the analysis of distortion and view of underwater photography, the camera underwater calibration method is described.One calibration test on underwater camera was done.The results indicate that the collinearity theory of underwater photogrammetry is right and the method of underwater camera calibration is suitable.
Key words :
Metrology
Underwater photogrammetry
Collinearity theory of three points
Camera underwater calibration
Principal distance of camera
Location of datum marks
基金资助: 国家863计划(2008AA042410)
作者简介 : 钦桂勤(1977-),女,湖北随州人,信息工程大学讲师,博士,主要从事视觉测量及传感器技术研究。qinguiqin@sohu.com
引用本文:
钦桂勤, 张永生, 黄桂平, 范亚兵, 陈 铮. 水下摄影测量共线理论与相机标定方法[J]. 计量学报, 2014, 35(2): 133-138.
QIN Gui-qin, ZHANG Yong-sheng, HUANG Gui-ping, FAN Ya-bing, CHEN Zheng. Collinearity Theory and the Camera Calibration Method of Underwater Photogrammetry. Acta Metrologica Sinica, 2014, 35(2): 133-138.
链接本文:
http://jlxb.china-csm.org:81/Jwk_jlxb/CN/10.3969/j.issn.1000-1158.2014.02.08 或 http://jlxb.china-csm.org:81/Jwk_jlxb/CN/Y2014/V35/I2/133
[1] 王之卓.摄影测量原理[M].北京:测绘出版社,1979. 340-345.
[2] 邵锡惠.军事工程摄影测量[M].北京:解放军出版社,1991. 206-211.
[3] 王有年,韩玲,王云.水下近景摄影测量试验研究[J].测绘学报,1988,17(3):217-224.
[4] 单杰.双介质摄影测量的相对定向[J].解放军测绘学院学报,1993,(3):38-44.
[5] 常本义.双介质摄影测量基本公式[J].测绘学报,1991,20(4):288-294.
[6] Fryer J G, Fraser C S. On the calibration of underwater cameras[J]. Photogrammetric record,1986,12(67): 73-85.
[7] Telem G, Filin S. Photogrammetric modeling of underwater environments[J]. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing,2010,65(5),433-444.
[8] LI R X,LI H H,ZOU Wei H,et al. Quantitative Photogrammetric Analysis of Digital Underwater Video Imagery[J]. IEEE Journal of Oceanic Engineering,1997,22(2):364-375.
[9] Lavest J M, Rives G, Lapreste J T. Underwater Camera Calibration[J]. Computer Vision — ECCV 2000, 2000, 1843: 654-668.
[10] 钦桂勤,范亚兵,蒋理兴.一种浅水摄影测量水下相机的防护装置[J].测绘科学,36(4):131-133.
[11] 钦桂勤.模拟失重环境星载天线型面水下摄影测量技术研究[D].郑州:解放军信息工程大学,2011.
[12] 沙占祥. 摄影镜头的性能与选择[M].北京:中国摄影出版社,2004. 65-69.
[13] 郁道银,谈恒英.工程光学[M] .北京:机械工业出版社,2002. 14-34.
[14] 默顿斯 L E.水中摄影学[M]. 北京:科学出版社,1979. 109-112.
[15] 江延川.解析摄影测量学[M].郑州:测绘学院,1991. 1-27.
[16] 钦桂勤,黄桂平,张永生.双介质摄影测量共线理论研究[J].测绘学报,2011,40(3):351-358.
[17] 钦桂勤,黄桂平,卢成静. V-STARS数字摄影三坐标测量系统的精度测试及应用[J].计量学报,2008,29(4A):200-203.
[1]
许峰, 李智玮, 冯建. 恒流放电法测量超级电容器静电容量的影响因素分析与不确定度评定 [J]. 计量学报, 2020, 41(4): 489-493.
[2]
贾梦雯, 赵鹏, 王月兵. 高静水压下换能器阻抗特性的测量方法研究 [J]. 计量学报, 2020, 41(4): 461-468.
[3]
费致根, 王开创, 周强, 巩晓赟. ICF靶丸表面形貌及球度误差检测 [J]. 计量学报, 2020, 41(4): 406-412.
[4]
庄双勇, 赵伟, 赵东芳, 黄松岭. 一种基于滑窗TLS-ESPRIT算法的超谐波动态分析方法 [J]. 计量学报, 2020, 41(4): 475-483.
[5]
张永卓, 王晶, 傅博强, 黄翔, 董莲华, 牛春艳, 杨佳怡. 2019新型冠状病毒的核酸检测 [J]. 计量学报, 2020, 41(4): 393-398.
[6]
徐新平, 王锐, 袁静, 杨帆, 路立勋. 惯性导航设备升沉数据测试系统研究 [J]. 计量学报, 2020, 41(4): 500-504.
[7]
姜静子, 高思田, 黄鹭, 李琪, 连笑怡. 基于差动共焦显微技术的微区拉曼光学系统构建与实验研究 [J]. 计量学报, 2020, 41(4): 399-405.
[8]
李凯, 郝小鹏, 宋健, 孙建平, 胡朝云, 刘洋, 扈又华, 杨延龙. 真空汞固定点黑体辐射源的设计与研制 [J]. 计量学报, 2020, 41(4): 413-418.
[9]
马若梦, 林鸿, 张亮, 冯晓娟, 方立德, 张金涛. 基于多次反射直接吸收精确测量二氧化碳浓度的研究 [J]. 计量学报, 2020, 41(4): 425-429.
[10]
李利峰, 李锐, 闫小克, 王宁, 何沛. 镓熔点温坪复现研究 [J]. 计量学报, 2020, 41(4): 419-424.
[11]
张永胜, 张毅治, 刘彦军. 差压式流量计测量脉动流量方法研究 [J]. 计量学报, 2020, 41(4): 430-433.
[12]
贾正森, 王磊, 徐熙彤, 周天地, 潘仙林, 石照民, 张江涛. 基于约瑟夫森量子电压的交流功率测量系统及方法研究 [J]. 计量学报, 2020, 41(4): 469-474.
[13]
方立德, 郎月新, 赵宁, 李小亭, 韦子辉. 基于同轴线相位法的两相流含气率测量研究 [J]. 计量学报, 2020, 41(4): 434-440.
[14]
谢胜龙, 张文欣, 鲁玉军, 张为民, 朱俊江, 林立, 任国营. 气动肌肉的最小二乘支持向量机迟滞模型 [J]. 计量学报, 2020, 41(4): 441-447.
[15]
江文松, 王中宇, 罗哉, 张力, 胡晓峰. 基于蒙特卡罗法的冲击力溯源系统不确定度评定 [J]. 计量学报, 2020, 41(4): 448-454.