[发明专利]一种基于直线拟合的像点定位精度评估方法

说明书

技术领域

本发明涉及摄影测量技术领域。具体而言，本发明涉及一种基于直线拟合的像点定位精度评估方法。

背景技术

摄影测量技术是测绘技术的一个分支，是利用摄影手段获得被测物体的图像信息，通过研究图像信息来从几何和物理方面对被测物体进行分析处理，从而提供所摄对象的性质的方法。近年来，随着数字影像技术的发展，摄影测量技术也从胶片时代逐步转变为数码时代。这一转变毫无疑问给摄影测量技术带来了很大的发展：大大提高了测量的自动化程度，节约测量所需的人力；简化了测量步骤，提高了测量的效率，减少测量所需要的时间；系统的集成化得以提升，整套系统只需要相机和电脑以及相应的标志点等附件，携带与使用都非常方便。

然而数字式摄影测量也并非毫无缺点。目前，大视场的数字摄影测量产品所能达到最高相对精度约为1/200000，而2001年时GSI公司用其自行设计的胶片量测相机CRC-1于2001年为位于波多黎各的名为Arecibo射电望远镜进行的测量，测量相对精度优于1/1000000，反而远远高于数字摄影测量的精度。导致这一结果的原因是由于数字图像传感器的制造工艺限制，其尺寸相对较小。目前市售数码相机的CCD尺寸一般在50mm*40mm左右，有效像素在5000万至8000万像素。而胶片量测相机CRC-1的胶片为230mm*230mm，像点定位时使用扫描仪与网格平板，等效有效像素达到3.1*2.5μm,即等效像素达到60亿，远高于数码相机CCD的分辨率。由于像点坐标是整个摄影测量的数据来源，像点的定位精度直接关系到整个摄影测量所能达到的精度。因此，为了提高数字摄影测量产品的精度而又避免带来昂贵的硬件开销，在该领域中针对成像的像点坐标处理，特别是针对亚像素精度定位算法进行了大量的研究。

目前为止已有多种针对数字图像的亚像素定位方法被相继提出。如用拟合参数方程的方法得到亚像素精度定位、用灰度矩来定位边缘以达到亚像素精度、构造亚像素检测算子来进行亚像素定位、用非线性插值的方法达到亚像素检测精度以及用抖动技术达到亚象素的边缘等等方法。另外还有针对中心定位的灰度重心法，高斯拟合法及边缘拟合中心的方法。这些亚像素的定位方法其实都是对目标位置的估计。每种方法由于采用的算法不同因此具有不同的精度，而不同的实际应用场合也对算法的精度有着不同的需求，因此需要对这些方法的定位精度进行评价和估算。目前对像点定位精度的评价一般以仿真的方式进行。

在现有的仿真评价方法中，有利用反投误差来评价像点定位精度的评价方法，但其实质是测量像点坐标与反投像点坐标的差距，而反投像点坐标受相机内参数，束调整方程的建立等因素影响会导致这种评价方法并不十分精确。另外，像点定位精度是基于成像效果的，而成像效果又是随着成像系统的优劣、成像过程中的噪声的变化而变化，因此导致通过仿真得到的评价结果往往并不够准确。

针对上述问题，需要一种改进的像点定位精度评价方法，用于评价实际采集图片的像点定位精度，以改进现有技术中评价结果不准确的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于直线拟合的像点定位精度评估方法。本发明通过精密移动平台控制标志点运动营造一条直线，测量对应像点序列的直线度来评价像点定位精度，并用实验对三种像点定位方法进行评价，得到结果为三种定位方法的优劣趋势与仿真结果及经验值相符。可见该方法可以用来评价像点定位的精度。

根据本发明的一个方面，提供了一种基于直线拟合的像点定位精度评估方法，所述方法包括如下步骤：（a）设置物方标志点，沿直线方向以特定步长移动待测量的标志点，每移动一次对标志点进行拍摄成像；（b）提取各个时刻拍摄的像点坐标，用待评价的像点定位方法进行定位得到像点的坐标序列；（c）计算成像过程中畸变对所述坐标序列的影响；（d）计算成像过程中拍摄装置的振动对像点的影响，进行振动补偿；（e）对考虑了畸变和振动步长后的测得的像点坐标序列进行直线拟合，并求单次测量标准差；（f）计算物方移动臂自身的定位不确定度为像点带来的影响；（g）对所述步骤（e）与（f）的结果进行误差分解，得到待评价的像点定位方法的定位精度。

优选地，所述物方标志点为利用定向反光材料制作的圆形RRT标志，直径为6mm。

优选地，所述物方标志点多于一个。

优选地，所述移动步长范围为10μm-50μm。

优选地，所述移动步长范围为20μm。

优选地，所述待评价的像点定位方法选自灰度质心法、灰度平方加权质心法及边缘拟合椭圆中心法。