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Calibration of long focal length cameras in close range photogrammetry



Calibration of long focal length cameras in close range photogrammetry



The Photogrammetric Record 26(135): 339-360



One of the practical impediments to the adoption of long focal length lenses in close range photogrammetry is the difficulty in network exterior orientation and self-calibration that can be encountered with the collinearity equation model when the camera field of view is smaller than around 1 . This paper reports on an investigation that examined two different avenues for improving the self-calibration of long focal length cameras. The first is a re-examination of the linearisation of the collinearity equations with additional calibration parameters, and especially determination of the coefficients in the design matrix corresponding to the interior orientation elements. The second is a new approach to the calculation of object space coordinates by employing an orthogonal projection model that can be formulated as a bundle adjustment with self-calibration. Accuracy aspects of both approaches are discussed and test cases employing both zoom and macro lenses are presented.L un des obstacles pratiques l utilisation de lentilles longue focale en photogramm trie rapproch e est la difficult que l on rencontre pour l orientation externe du r seau et de l auto- talonnage avec le mod le d quations de colin arit lorsque le champ de vue n exc de pas 1 degr s environ. Cet article pr sente une tude dans laquelle deux pistes ont t explor es pour l auto- talonnage de cam ras longue focale. La premi re a consist reconsid rer la lin arisation des quations de colin arit avec des param tres d talonnage suppl mentaires en d terminant les coefficients de la matrice design correspondant aux l ments de l orientation interne. La seconde est une nouvelle approche pour le calcul des coordonn es dans l espace objet par l emploi d un mod le de projection orthogonale pouvant tre formul comme une compensation par faisceaux avec un auto- talonnage. Des consid rations de pr cision sont abord es pour les deux approches et des tudes de cas sont pr sent es dans lesquelles sont utilis s des t l -objectifs et des lentilles macro.Hindernisse f r den Einsatz von Objektiven mit langer Brennweite in der Nahbereichsphotogrammetrie resultieren aus dem verwendeten Kollinearit tsmodell bei dem Schwierigkeiten bei der u eren Orientierung des Netzwerkes und bei der Selbstkalibrierung auftreten k nnen, wenn der ffnungswinkel der Kamera kleiner als ungef hr 1 ist. Dieser Beitrag stellt eine Untersuchung vor, die zwei verschiedene M glichkeiten zur Verbesserung der Selbstkalibrierung langbrennweitiger Kameras verfolgt. Die erste M glichkeit untersucht die Linearisierung der Kollinearit tsgleichungen mit zus tzlichen Kalibrierparametern und dabei insbesondere die Bestimmung der Koeffizienten der Designmatrix im Zusammenhang mit den Elementen der inneren Orientierung. Der zweite Ansatz stellt eine neue Methode zur Berechnung von Objektkoordinaten durch Verwendung eines orthogonalen Projektionsmodells vor, das wie eine B ndelausgleichung mit Selbstkalibrierung formuliert werden kann. Die Genauigkeitsaspekte beider Ans tze werden diskutiert und Testf lle, mit sowohl Zoom- als auch Makroobjektiven, werden vorgestellt.Uno de los principales impedimentos pr cticos para utilizar lentes de gran distancia focal en la fotogrametr a de objeto cercano es la dificultad para determinar la orientaci n externa de la red y la autocalibraci n al aplicar el modelo de ecuaciones de colinealidad cuando el ngulo de campo de la c mara es menor de unos 1 . Este art culo describe una investigaci n en la que se estudiaron dos v as diferentes para mejorar la autocalibraci n de las c maras de gran distancia focal. La primera es una revisi n de la linealizaci n de las ecuaciones de colinealidad con par metros de calibraci n adicionales, y especialmente la determinaci n de los coeficientes en la matriz de dise o que corresponden a los elementos de orientaci n interna. La segunda es una nueva perspectiva para el c lculo de las coordenadas del espacio objeto empleando un modelo de proyecci n ortogonal que puede denominarse ajuste por haces autocalibrante. Se discute la cuesti n de la exactitud en ambas aproximaciones y se presentan ensayos empleando tanto lentes zoom como lentes macro.

(PDF emailed within 0-6 h: $19.90)

Accession: 036202851

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DOI: 10.1111/j.1477-9730.2011.00648.x


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