近年來，隨著CCD技術的發展，數字航空攝影測量已成為航測中研究與應用的熱點，其相對于傳統膠片有明顯的優越性，但航空攝影用數碼相機取代膠片式相機成為數字航空攝影測量的關鍵設備。傳統航測所采用的相機為量測相機，其光學畸變小，它可測定內方位元素，有框標裝置，其機械結構穩固，攝影中心相對所拍攝影像的相對位置是經過嚴格檢校的。但是使用膠片相機不僅價格昂貴，還要用昂貴的儀器對膠片影像數字化，而且膠片動態范圍小，故航攝數據質量低，測圖周期長，影響了整個行業進步。目前市場上缺乏測量專用的數碼相機，航空攝影測量作業中使用的相機大多是使用高檔的商業相機，沒有檢校出內方位元素，鏡頭畸變大，為了將數碼相機應用于航空攝影測量，關鍵一步就是對相機進行嚴格的檢校，求出相機的內方位元素及各項畸變參數，以便在數據后處理中消除影像的畸變差，使其達到航空攝影測量作業的要求。本文通過分析數碼相機的誤差來源，主流校驗方法的比較，討論測定數碼相機校驗的目的，利用對數碼像機檢校數學模型的建立、檢校場的建立，驗證相機內參數的可靠性，最后用實例應用證明了檢校的高精度性、可靠性與可行性。

　　1 數碼相機的誤差來源
　　數碼相機是利用CCD（ Charge Coupled Device）將入射相機鏡頭的光輻射能量轉化為數字影像的，CCD傳感器感光元的數量為衡量數碼相機性能的重要指標[1]。數碼相機的誤差不僅可由光學鏡頭的畸變與機械誤差引起，還可能由視頻信號的A/D轉換產生，分別稱為光學畸變差、機械誤差和電學誤差。光學畸變是影響像點坐標質量的一項重要誤差，主要是由相機物鏡系統設計、制作和裝配所引起的像點偏離其理想位置的點位誤差，光學畸變可分為徑向畸變差和偏心畸變差兩類；機械誤差是在光學鏡頭獲取的影像轉化到數字化陣列影像這一步產生的誤差，主要由以下兩個因素引起：一是掃描陣列不平行于光學影像，致使數字化影像相對于光學影像有旋轉；二是每個陣列元素尺寸不同而產生不均勻變形。電學誤差主要包括行同步誤差、場同步誤差及數據格式轉換時的采樣誤差。

　　2 當前主流檢校方法的比較
　　當前主要的檢校方法大體上分兩類：一類是直接線性變換解法，但它因無需內方位元素值和外方元素的初始近似值，故僅適用于非量測相機所攝影像的攝影測量處理；另一類是一種基于空間后方交會的檢校方法，它以共線方程為基礎，以像點坐標作為觀測值，解求相機內外方位元素、畸變系數以及其他附加參數的檢校方法。這種方法正好適合解決數碼相機所遇到的問題，因而本文利用此方法來檢校，并且已經在生產實踐中產生了不錯的結果。

　　3 數碼相機的檢校
　　當前使用的主流相機是非量測相機，存在光學畸變和電的、機械的等誤差。因而對數碼相機的檢校內容包括①主點（x，y）的位置測定；②主距（f）測定；③光學畸變系數測定。

　　3.1 檢校的目的及數學模型
　　數字相機檢校的目的是恢復影像光束的正確形狀，即通過檢校獲取影像的內方位元素和各項畸變系數。前面已經提到本檢校是基于一種空間后方交會的檢校方法[3]。它是以共線方程作為基礎，以像點坐標作為觀測值，解求相機內外方位元素、畸變系數以及其他附加參數的一種檢校方法。共線方程式為
　　其中，（x，y）為像點的像平面坐標；f為影像的內方位元素；（X，Y，Z）為物方點的空間坐標；a，b，c（i=1，2，3）為影像的3個外方位角元素組成的9個方向余弦；X表示影像的外方位元素；X表示影像的內方位元素；X表示一些附加的參數，主要是光學畸變改正項。
　　3.2 檢校場的改造
　　3.2.1 原有檢校場
　　對檢校場的要求：
　　（1）相機在“無窮遠”處能獲得滿像幅的檢校場圖像；（2）檢校場要有一定的層次來布設標志點；（3）相機可在不同攝站位置進行拍攝。
　　本次檢測對象為佳能5D系列數字相機，其分辨率為5616×3744，標稱焦距為35mm，影像以RAW格式存儲輸出[4]。使用室外檢校場是在某樓正立面布設了近千個間隔為1.0～2.5m的控制點標志；該樓高約30m，寬約為100m，墻體有電梯、走廊和凹槽，構成了前后四個層次的立體結構。拍攝點為距離檢校場大40m以外，與焦距相比，可視為無窮遠處，獲取的影像能充滿像幅。
　　3.2.2 控制點標志及空間定位數據的獲取
　　對于控制場標志點的選取最初制定了多套方案，包括材料、形狀等，為了提高控制點坐標的獲取效率和長期使用的目的，經過多次反復的測試控制點標志由黑色的鋁片做成，并且創性地在鋁片中間粘貼了全站儀棱鏡反光片[5]。此檢校場是在成熟的原檢校場的基礎上通過擴展、加密布設后形成的。在控制點外業測量中用全站儀使用全圓測回法（半測回）進行測量，之后內業進行數據處理計算得到每個點位的精確坐標。

　　3.3 參數可靠性驗證
　　基于像點系統誤差改正模型和像主點坐標，用VC++6.0編寫了相應程序，對所拍攝像片進行畸變差改正，并進行重采樣；隨后檢校軟件對重采樣后相片經重新求取各系統誤差參數與內方位元素，通過解算軟件查看相片畸變差，影像最大畸變小于1微米（一個像元為9微米×9 微米），已在限值范圍內。

　　4 結束語
　　通過上述分析可以得到以下幾點結論：

第一，對于大面陣數碼相機，基于室外控制場的檢校具有精度高并且可靠的特點；

第二，在建立檢校場時，控制標志點應該盡量均勻分布，并且需在3個坐標方向上有一定的延伸，以免造成線性方程的強相關；

第三，對于航空用數碼相機，像點很小的誤差都會給物方點位精度帶來比較大的影響；

第四，航空數碼相機檢校存在主距的鎖定與相機固定問題，在相機檢校之前需考慮如何將其機械固定又不影響相機的操作。大型室外航空攝影數碼相機檢校場的創新設計建設，再加上高精度的相機檢校方法，只要按照既定操作步驟即使非專業人士也能夠得出高精度的相機檢校數據。這對今后航空攝影數碼相機的應用范圍擴展了空間，只要是能滿足一定條件的高檔普通攝影數碼相機完全可以達到攝影測量的高精度、大視場角要求，從而加速了航空攝影測量的更進一步發展。

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