[发明专利]一种多光轴平行的测绘相机单中心投影转换方法

权利要求书

1.一种多光轴平行的测绘相机单中心投影转换方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤一：预设相机有S个相机单元，每个相机单元中的镜头参数相同，且各镜头的主光轴平行；相机有M×N个焦面组件参与拼接，每个焦面组件有效拼接像元数m×n，则每个相机单元的镜头焦面处虚拟焦面的大小为Mm×Nn；其中，M为参与拼接焦面组件阵列的行数，N为参与拼接焦面组件阵列的列数，m为每个焦面组件有效拼接像元数行数，n为每个焦面组件有效拼接像元数列数；

以第i个相机单元的镜头的虚拟焦面像素中心为坐标原点，以虚拟焦面像素行方向为u轴、以虚拟焦面像素列方向为v轴，建立第i个相机单元的镜头的焦面坐标系o_i-u_iv_i，其中i＝1,2,…S；

以第i个相机单元的摄站点为坐标原点S_i，以平行虚拟焦面像素行方向为x轴，以平行虚拟焦面像素列方向为y轴，按右手坐标系建立第i个相机单元的像空间坐标系S_i-x_iy_iz_i，其中i＝1,2,…S；

步骤二：建立地面辅助坐标系O-XYZ；其中，以第1个相机单元的摄站点S₁在地面的竖直投影点为O点，与第1个相机单元的像空间坐标系的x₁轴平行的轴为地面辅助坐标系的X轴，与第1个相机单元的像空间坐标系的y₁轴平行的轴为地面辅助坐标系的y轴；

步骤三：根据除第1个相机单元外的各相机单元相对第1个相机单元的线元素和除第1个相机单元外的各相机单元相对第1个相机单元的角元素得到除第1个相机单元外的各相机单元相对第1个相机单元的旋转矩阵；

步骤四：以第1个相机单元的像空间坐标系S₁-x₁y₁z₁为虚拟像空间坐标系，根据多光轴平行的测绘相机单中心投影转换公式将除第1个相机单元外的各相机单元的坐标点向虚拟像空间坐标系投影转换得到等效单中心投影的大幅面虚拟影像；

在步骤三中，根据第i个相机单元相对第1个相机单元的线元素和第i个相机单元相对第1个相机单元的角元素得到第i个相机单元相对第1个相机单元的旋转矩阵；

第i个相机单元相对第1个相机单元的旋转矩阵通过以下公式得到：

其中，a_i1、a_i2、a_i3、b_i1、b_i2、b_i3、c_i1、c_i2和c_i3均为第i个相机单元相对第1个相机单元的旋转矩阵中的系数，φ_i为第i个相机单元的像空间坐标系S_i-x_iy_iz_i相对第1个相机单元的像空间坐标系S₁-x₁y₁z₁的x轴向旋转角，ω_i为相第i个相机单元的像空间坐标系S_i-x_iy_iz_i相对第1个相机单元的像空间坐标系S₁-x₁y₁z₁的y轴向旋转角，κ_i为第i个相机单元的像空间坐标系S_i-x_iy_iz_i相对第1个相机单元的像空间坐标系S₁-x₁y₁z₁的z轴向旋转角；

在步骤四中，多光轴平行的测绘相机单中心投影转换公式为：

其中，x₁为在地面辅助坐标系O-XYZ中地面点A在第1个相机单元的虚拟的理想成像点a₁的横坐标，y₁为在地面辅助坐标系O-XYZ中地面点A在第1个相机单元的虚拟的理想成像点a₁的纵坐标，H为第1个相机单元的摄站点S₁在地面辅助坐标系O-XYZ中的竖坐标；f₁为第1个相机单元的主距，a_i1、a_i2、a_i3、b_i1、b_i2和b_i3均为第i个相机单元相对第1个相机单元的旋转矩阵中的系数，f_i为第i个相机单元的主距，x_i0为第i个相机单元的主点横坐标，y_i0为第i个相机单元的主点纵坐标；

计算等效单中心投影的大幅面虚拟影像存在的理论转换误差；

理论转换误差为：

其中，Δx为横坐标的转换误差，Δy为纵坐标的转换误差，H₀为地面点A的实际高程，f₁为第1个相机单元的主距，H为第1个相机单元的摄站点S₁在地面辅助坐标系O-XYZ中的竖坐标，ΔX_i为第i个相机单元的摄站点在地面辅助坐标系O-XYZ中相对第1个相机单元的横坐标，ΔY_i为第i个相机单元的摄站点在地面辅助坐标系O-XYZ中相对第1个相机单元的纵坐标。