天工相机标定软件用户手册

GodWork相机标定软件用户手册GodWork相机标定软件用户手册..................................................................................................1第一章GodWork相机标定软件概述......................................................................................31.1总述.............................................................................................................................31.2背景.............................................................................................................................31.3应用领域.....................................................................................................................31.4软件功能与特点.........................................................................................................4第二章数据准备及工程创建...................................................................................................42.1创建工程所需文件.....................................................................................................42.3创建工程.....................................................................................................................6第三章常规处理（自由网相机标定）...................................................................................63.1提取红绿点.................................................................................................................63.2构网.............................................................................................................................73.3相机标定.....................................................................................................................7第四章高级处理.......................................................................................................................74.1建立金字塔.................................................................................................................74.2增删影像.....................................................................................................................74.3刺点.............................................................................................................................9第一章GodWork相机标定软件概述1.1总述GodWork相机标定软件是一款针对无人机航测生产中应用的非量测相机，对其进行检校，以得到相机的内方位元素及畸变差参数的软件。软件以全数字化摄影测量学和遥感技术理论为基础，配合布设的简易相机标定场，能够快速，简捷的得到相机的内方位元素和畸变差参数。1.2背景从几何上理解，摄影机是一个四棱锥体，其顶点是摄影机物镜的中心，其底面就是摄影机的成像平面（即影像）。摄影中心到成像面的距离称为摄影机的焦距，一般用ƒ表示，摄影中心到成像面的垂足称为像主点，像主点离影像中心点的位置x0，y0确定了像主点在影像上的位置。ƒ、x0、y0一起称为摄影机的内方位元素。内方位元素可通过摄影机检校获得。一般来说，测量专用的摄影机在出厂前由工厂对摄影机进行过检校，其内方位元素是已知的，这些摄影机称为量测相机，否则则称为非量测相机。由于在加工、安装的过程中，摄影机的物镜存在一定的误差，使得物方平面上直线的影像不是直线，这种误差称为物镜的畸变差。用于测量的摄影机，为了达到必要的测量精度，必须对摄影机进行检校，以得到其畸变差参数。一般来说，量测摄影机的畸变差较小，非量测摄影机的畸变差较大。而且，非量测相机的畸变差参数不稳定，易受到碰撞等诸多因素的影响，发生变化。1.3应用领域近年来无人机摄影测量技术发展迅速，大大缩短摄影测量周期，应用越来越广泛。在实际生产中，由于量测摄影机的价格，重量等诸多因素的影响，使得量测摄影机在无人机航测方面应用的较少。现阶段在无人机航测生产过程中，绝大多数生产单位使用的都是非量测相机。因此，为了达到较好的测绘精度，就必须对使用的非量测相机进行检校，以得到准确的内方位元素及畸变差参数，而且考虑到非量测相机的畸变差参数的不稳定性，因此，就必须隔段时间就对非量测相机进行检校。这样，简单快捷的相机标定方法及软件就显得尤为重要和迫切。传统的相机标定大多采用固定地点三维标定场进行，计算机视觉领域的二维标定场精度有限，这两点给无人机摄影测量应用带来不便。我们研发的便携式、免控制卡片式标定方法，给相机标定带来方便。采用32张带有红绿标志的黑色卡片，将卡片用不同厚度的塑料泡沫贴到墙上，无需进行标志点坐标的测量，构成三维控制场。标定者在不同位置，不同角度对控制场（见拍摄视频）进行拍摄。然后将像片导入GodWork相机标定软件，系统自动识别卡片的红绿标志，输出相机标定报告，实现快捷、简便的相机标定。1.4软件功能与特点标定场具有便携无需测量控制点坐标采用红绿标识点，系统自动辨识其编码光线条件无法满足要求情况下，可人工输入编码操作简易方便运形环境：windowsXP、Windows7等Windows系列品硬件配置:普通PC标定过程耗时表项目注意事项时间准备材料布置控制场5行6列2小时学习标定视频1小时拍摄影像光线均匀、照度好、必要时加灯补光15分软件标定（自动）光照好5分钟软件标定（手工）由于光照问题，无法完整识别情况下，将未能识别的标志手工刺点30分钟第二章数据准备及工程创建2.1创建工程所需文件创建工程所需文件包括：标定影像（存放于影像目录images中），以及相机文件。目录结构见图2-1所示。图2-1创建工程所需文件图2-2标定影像数据相机文件中记录的是拍摄影像的相机信息，文件名为camera.txt；2.2准备相机文件相机文件名称为camera.txt。以下为相机文件camera.txt示例：相机档内容描述camera_name=Canon400D相机名称type=mm单位类型，mm代表毫米x0=0像主点，以像片中心为原点(起算像主点为0)y0=0f=24相机焦距(镜头概略焦距)k1=0径向畸变参数(起算畸变参数为0)k2=0k3=0p1=0切向畸变参数(起算畸变参数为0)p2=0pixel_width=3888以像素为单位的像片宽度pixel_height=2592以像素为单位的像片高度mm_width=22.1616以毫米为单位的像片宽度mm_height=14.7744以毫米为单位的像片高度单位为毫米坐标系中坐标轴朝向与坐标原点的说明，用图示说明图2-3毫米坐标系2.3创建工程数据准备好之后，执行创建工程命令。执行菜单【工程】下的菜单项【创建工程】，弹出创建工程对话框，单击按钮，选择已准备好的工程目录，或直接将目录地址写在工程路径编辑框内，在状态一栏里会显示创建所需文件是否存在。在相机文件存在的情况下，单击OK按钮，进行创建工程。图2-4创建工程对话框创建工程完成后，在工程文件夹下会生成像点文件GWPhoto、物点文件GWObjPoint、相机文件GWCamera、影像外方位元元素文件IMG_EO、POS文件pos.txt、POS文件的格式描述文件posFormat等六个文件和temp、result两个文件夹。第三章常规处理（自由网相机标定）3.1提取红绿点创建工程完成后，执行菜单【自由网相机标定】下菜单项【提取像点（红绿点）】。系统将自动进行标定影像上红绿点的提取工作。XY像主点3.2构网提取红绿点完成后，执行菜单【自由网相机标定】下菜单项【构网】。系统将自动根据提取出的红绿点进行前方交会，构建一个空中自由网。3.3相机标定构网完成后，执行菜单【自由网相机标定】下菜单项【相机标定】，系统会根据构网的结果进行相机标定，得到相机的内方位元素及畸变差参数。相机标定的结果camera_Calibration.txt文件会存放在工程目录下的result目录下。第四章高级处理4.1建立金字塔执行菜单【高级处理】下菜单项【建立金字塔】，系统会对工程中的标定影像建立金字塔影像和灰度影像。注意：【建立金字塔】操作必须在【提取红绿点】操作后才能进行，否则系统无法对金字塔影像执行提取红绿点操作。4.2增删影像执行菜单【高级处理】下菜单项【增删影像】，系统会弹出增删影像的对话框，如图4-1所示。图4-1增删影像对话框4.2.1删除影像操作在增删影像对话框的左侧影像列表中，鼠标左键单击需要删除的影像，将其选中，之后点击按钮，将选中的影像放置到对话框右侧的删除影像列表中，也可以通过鼠标左键双击选中需删除的影像。选择需删除的影像后，点击按钮，这样，就可以将选中的影像从工程中删除。4.2.2增加影像操作在增删影像对话框的右侧删除影像列表中，鼠标左键单击需要删除的影像，将其选中，之后点击按钮，将选中的影像放置到对话框左侧的工程影像列表中，也可以通过鼠标左键双击选中需删除的影像。选择需增加到工程中的影像后，点击按钮，这样，就可以将选中的影像增加到工程中。4.3刺点4.3.1进入刺点界面执行菜单【常规处理】下的菜单项【刺点】，弹出像片列表对话框，如图4-2所示。选中要打开的像片，单击OK按钮进入刺点接口，如图4-3所示。图4-2像片列表对话框图4-3刺点界面4.3.2工具栏图4-4工具栏表4-1工具栏说明按钮功能简要说明保存全屏显示放大缩小1:1显示按比例显示设置显示比例多影像按比例显示多影像放大多影像缩小刺点状态抓点窗口排列只显示细节窗口裸眼立体显示