Войти на сайт
МЕЖДУНАРОДНЫЕ ЕЖЕГОДНЫЕ КОНФЕРЕНЦИИ
"СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО
ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА"
(Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, природных и антропогенных объектов)

Десятая всероссийская открытая ежегодная конференция
«Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса»
(Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, природных и антропогенных объектов)
Москва, ИКИ РАН, 12-16 ноября 2012 г.

X.K9.429

Методы и средства геометрической калибровки аппаратуры дистанционной оптической диагностики

Беляев Ю. В., Крот Ю. А., Бручковская С. И.,Домарацкий А. В., Попков А.П.
Институт прикладных физических проблем им. А. Н. Севченко Белорусского государственного университета, г. Минск
В связи с расширяющимся использованием изображений, получаемых коммерческими камерами, а также авиакосмическими съемочными системами, обработчикам изображений необходимо знать метрические характеристики камер с заданной точностью, что требует проведения фотограмметрической калибровки камер перед их использованием.
В рамках Государственной научно-технической программы «Научное приборостроение» в НИИПФП им. А. Н. Севченко БГУ разрабатывается метрологический комплекс фотограмметрических калибровок приборов для аэрофотосъемки, методика калибровки, а также программное обеспечение.
В работе изложены некоторые результаты предварительных исследований, проведенных с целью выбора и основания параметров метрологического комплекса и выбора методик калибровки.
Геометрическая калибровка включает в себя определение важнейших параметров камеры: фокусного расстояния, координат главной точки, отклонения пикселей от прямоугольности, коэффициентов дисторсии, а также положения и ориентации камеры относительно калибровочного объекта.
Для геометрической калибровки используются различные тестовые объекты с заранее известными координатами опорных точек, например, калибровочная лаборатория Vexcel (Австрия) оснащена трехмерной калибровочной сценой, состоящей из 367 маркеров. В НИИПФП им. А. Н. Севченко в настоящее время ведется создание оригинальной калибровочной сцены, включающей в себя набор мир различной геометрической формы и размеров, определенным образом расположенных по сцене.
Методика геометрической калибровки включает съемку калибровочной сцены комплекса камерой при различных ее ориентациях относительно калибровочной сцены и последующую обработку изображений специальным программным обеспечением.
С целью сравнительного анализа различных методик калибровки были проведены эксперименты по съемке плоских калибровочных объектов фотокамерой Nikon D3000 с объективом Nikkor DX VR 18 – 55 mm. Объекты были напечатаны на бумаге формата А1. Калибровочные сцены имели вид «шахматки» (черно-белые квадраты разного размера), а также определенным образом расположенных по полю черных точек и секторов различного размера. Изображения обрабатывались по методикам, реализованным в программах Camera Calibration Toolbox for Matlab, PhotoModeler, и GML Camera Calibration Toolbox, имеющихся в свободном доступе в Internet.
В ходе проведенных экспериментов была оценена погрешность определения положения камеры, которое контролировалось с помощью лазерной рулетки Leica DISTO D8 (точность измерения 0,1 мм). Расхождение результатов не превысило 5 %. Точность определения фокусного расстояния объектива Nikkor DX VR 18 – 55 mm и координат главной точки также не превышало 5 %. Из использованных программ более высокую точность определения параметров имеет Camera Calibration Toolbox for Matlab .
В настоящее время разрабатывается программное обеспечение в Borland C++ Builder для геометрической калибровки камер дистанционного зондирования с помощью трехмерной калибровочной сцены создаваемого комплекса.
После дополнительного анализа методик геометрической калибровки установлено, что оптимальной (по соотношению точности, простоты и гибкости использования) является методика, предложенной R.Y.Tsai в статье “A versatile camera calibration technique for high-accuracy 3D machine vision metrology using off-the-shelf TV cameras and lenses”, которая положена в основу разрабатываемого оригинального ПО.

Девятая Всероссийская научная школа-конференция по фундаментальным проблемам дистанционного зондирования Земли из космоса

478