[发明专利]一种用于航空摄影测量质量评价的分辨率板及其使用方法

说明书

一种用于航空摄影测量质量评价的分辨率板及其使用方法，在基板上采用打印或喷绘技术制作分辨率测试图案与视野标示方框；视野标示方框用于标示分辨率板的视野大小；分辨率测试图案为横纵向混合的图案，沿斜对角对称，由n种正方形图案拼接而成；航空正射影像图的横向与纵向分辨率通过分析分辨率测试图案得到，能看清的最小的那组图案所对应的短线尺寸即代表该影像图的分辨率。本发明利用自主设计分辨率板作为测试工具，通过分析最后合成三维模型中的分辨率板图案，计算该图像的分辨率，同时还能够通过分辨率板中的特征角点计算相机内外参数，进行相机畸变矫正，提高成像质量。该分辨率板及其应用方法具有能够同时反演成像分辨率和相机矫正的优点。

技术领域

本发明涉及三维数字地形重建领域，尤其涉及一种利用无人机进行地面影像采集、并进行三维地形模型构建质量评价的分辨率板及其使用方法。

背景技术

基于图像的三维重建是根据若干幅二维图片来恢复物体和场景的三维模型的方法。该方法涉及计算机图像处理、计算机图形学、计算机视觉以及模式识别等诸多学科。与传统的利用建模软件或者三维扫描仪得到立体模型的方法相比，基于图像三维重建的方法成本低廉，真实感强，自动化程度高，因而具有广泛的应用前景。目前，该技术已经成为三维重建的一个研究热点。

近年来随着无人机技术的发展，相继出现了多种样式和功能的无人机，同时也催生了无人机摄影测量技术。通过无人机可以快速获取大量的地面二维图像，经过三维重建还原拍摄地区的三维地形图，相对于传统的地形测量方式具有操作便捷、测量范围大、成本低、效率高等优点，已逐渐发展为一种新型的三维地形测量手段。

虽然无人机航空摄影测量手段方便高效，然而由于这是一种新兴的摄影测量技术，目前在国际上还没有相应的技术标准和质量评价体系，但是对于一种测量技术而言，测量结果的质量评价又是非常重要的，如分辨率和测量误差便是衡量测量精度的重要指标。

目前市场上已有的三维地形建模软件，例如：Altzure、Photoscan、Pix4D和ContextCapture等，虽然在三维地形重建方面各有特点，但均未对成像分辨率进行详细的定义和说明，缺乏有效的三维模型重建质量评价标准。

此外，相关软件也无法自行计算相机畸变参数，影响最终的成像质量。对于传统的二维光学成像系统(如显微镜成像等)通常采用分辨率测试板(如USAF1951)对成像的分辨率进行测试评价。然而USAF1951分辨率测试板中均为长条形图案，并利用短边作为分辨率计算依据，但过长的长边却占用了大量空间，对于无人机航空摄影这种大尺度的测量并不适用，而且无法进行有效的相机镜头畸变矫正。

因此，迫切需要提供一种简单直接的适用于航空摄影大尺度的测量方法和标准器具，可以同时有效得到航空摄影测量中的镜头畸变和测量分辨率。

发明内容

本发明提供了一种用于航空摄影测量质量评价的分辨率板及其使用方法，本发明基于二维图像进行三维重建的原理，结合地形测绘三维建模质量评价需要，利用自主设计的分辨率板作为新的性能评价工具，在获取地面二维图像，解算成像分辨率的同时，还能够获得相机内外参数，进行相机畸变矫正，提高成像质量，详见下文描述：

一种用于航空摄影测量质量评价的分辨率板，所述分辨率板包括基板，

所述基板采用PVC材料或PVC涤纶网格制作，在所述基板上采用打印或喷绘技术制作分辨率测试图案与视野标示方框；

所述视野标示方框是一正方形方框，框体宽度为内边长的2.5％，用于标示分辨率板的视野大小；

所述分辨率测试图案为横纵向混合的图案，沿斜对角对称，由n种正方形图案拼接而成，边长分别为上述视野标示方框内边长的1/2，1/4，1/8，1/16……1/2ⁿ；

航空正射影像图的横向分辨率与纵向分辨率可以通过分析所述分辨率测试图案得到，能看清的最小的那组图案所对应的短线尺寸即代表该影像图的分辨率。