相机系统原理 (1).pptxVIP

三维智能产品线相机系统原理培训

相机概念介绍相机画幅的分类：通常画幅指的是相机传感器的画幅；不同画幅的实质区别是指相机传感器尺寸物理尺寸的大小不同。画幅越大，传感器（成像板）的感光能力越强，照片效果（画质）越好，相片的畸变越小.另外画幅越大，相同重叠度的设置下，无人机飞行效率越高。

相机概念介绍传感器尺寸：是指相机内部感光器件的面积大小，目前相机感光器件分为CCD和CMOS两种，一般来说CCD的成像质量更好，但是造价更高。最大分辨率宽/高:是指相机传感器在宽/高上排列的最大像素的数值

像素：是用来计算数码影像的一种单位。如果我们把一副数码影像放大数倍，我们会发现数码影像的连续性浓淡阶调是由许多色彩相近的小方点组成，这些小方点就是构成影像的最小单位‘像素’。地面分辨率(GSD)：航测的地面分辨率同常是指影像上单个像素所表示的地面实际距离。相机光圈值：指镜头在正确对焦的CCD(或菲林)平面上能产生最清晰影像的光圈值的大小。一般快门速度及ISO的大小会对光圈值产生影响相机概念介绍

焦距：航测中的焦距一般是指相机物镜后节点到像片逐点的垂距，但按照严格定义此距离为相机主距。航高————————分辨率=焦距————————像素焦距与主距关系相机概念介绍

相机概念介绍快门速度：传感器在光线下暴露的时长（或者说记录光的时长）一般曝光时间越长，照片越亮，在航测领域快门速度过快会导致进光量太少，快门速度过慢因为飞行器速度的原因又会导致照片的拉花。光圈值：光圈是位于镜头内部的小叶片相互重叠构成的光孔，光圈值是指此光孔的大小。光圈值对照片的影像主要是进光量和画面景深。另外注意光圈值数值越大，实际光圈越小，照片就会越按。目前航测光圈一般在5.6—6.5之间。ISO：即感光度,表示相机(的电荷藕荷器件)对光的敏感程度。ISO的数值越大，对光的敏感程度越高。但是要注意ISO数值过大会导致照片噪点增多。

相机成像的基本原理目前相机成像的基本原理都是：凸透镜成像，为了方便理解，一般用小孔成像来表示小孔成像凸透镜成像

相机成像的简单过程不透光的盒子允许光线进入的小孔将感光胶片放在对着针孔的一面单反相机成像过程针孔相机成像过程通过8(观景窗)观察成像构图完毕后，按下快门，反射镜抬起(2),快门帘(3)被拉起来光线就可以投射到(4)感光元器件上。之后进行处理，即完成拍摄

一般相机的构成机身构成及工作过程：机身由外壳、按键、屏幕取景器、处理芯片以及传感器CMOS（CCD）等组成；工作时一般由传感器记录下光线信息后交给影像处理器将模拟信号转换到数字信号，然后再保存到SD卡

一般相机的构成镜头主要包括多个镜片、对焦马达、光圈叶片以及对焦环和变焦环，此外还有像开关、接口、卡口、标识、镜头防抖、UV镜

1一般航向重叠度在70%-85%，航向重叠度不影响飞行效率，但并不是越高越好，过高的航向重叠会导致摄影基线变短，即影响精度，同时也对相机最短曝光时间要求更高。旁向重叠度影响飞行效率，一般根据任务要去在60%-75%之间。2分辨率选择应根据不同比例尺航摄成图的要求，结合测区的地形条件、测图等高、航摄基高比及影像用途等，在确保成图精度的前提下，本着有利于缩短成图周期、降低成本、提高测绘综合效益的原则在下表范围中进行选择。测图比例尺地面分辨率值/cm1：500≤51：10007~101：200015~20不同比例尺的地面分辨率航向重叠示意图旁向重叠示意图3.相机重叠度及分辨率的设置

相机畸变：相机成像的过程实际就是将世界坐标系的点，转换到相机坐标系，投影得到图像坐标系，进而转化为像素坐标系的过程。而由于透镜精度和工艺会导致失真，相机畸变是光学透镜的固有特性，其直接原因是因为透镜的边缘部分和中心部分的放大倍率不一样，导致的后果是影像摄影中心与像片之间相关位置出现变形、扭曲等情况。注意相机畸变一般只能做畸变补偿而无法进行消除。径向畸变（枕形、桶形）：光线在远离透镜中心的地方比靠近中心的地方更加弯曲径向畸变示意图4.相机畸变

4.相机畸变切向畸变（枕形、桶形）：透镜不完全平行于图像平面，即传感器装配时与镜头间的角度不准，这样会导致图像的中心有所偏移薄透镜畸变：与切向畸变类似，主要也是相机的透镜和CCD没有平行导致的切向畸变示意图

4.相机畸变校正畸变校正：是指通过建立畸变校正模型，从而得出相机畸变参数进而改进相片畸变的一种方法

4.相机畸变校正过程制作标定板：根据校正软件要求制作对应的相机标定板，如下图所示：

4.相机畸变校正过程采集数据：使用需要校正的相机对校