用于天文摄影测量的相机标定研究

摘要

大地天文测量主要是通过观测恒星来测定地面控制点的天文经、纬度和天文方位角。随着摄影经纬仪的发展，迫切需要通过摄影测量的方法自动进行天文定位定向测量。天文摄影测量数据处理中需要对相机内外参数及畸变参数进行标定。 本文利用摄影测量的原理和算法，结合大地天文测量的理论，寻求一种可用于天文摄影测量的基本技术及实现方法。通过拍摄常见的星体，建立天文摄影测量的观测模型，解算相机参数，以便进行天文测量。本文的主要工作内容包括： (1)介绍摄影测量的成像模型和相机镜头可能存在的畸变类型，通过共线方程式建立像点坐标和控制点坐标之间的函数关系，根据成像畸变推导出相机标定模型。 (2)从时间系统和天球坐标系统出发，对地球在空间中不规律运动产生的问题做出改正，如岁差、章动等。接着分析了大气折射可能对天文观测造成的影响，并详细介绍了星体的视位置计算方法和公式。 (3)在实验中实地拍摄了太阳、月亮和恒星等多幅图像，针对不同的星体的成像特点，利用不同的图像处理算法，提取星图的中心坐标。 (4)根据解析摄影测量的模型，结合天文测量的方式，通过模拟星点在视场中的分布，进行观测和解算，验证了相机标定模型，并在天文测量实验中，拍摄星体，计算星体坐标和星图的图像中心坐标，通过相机标定模型解算相机的内外参数，实现用于天文摄影测量的相机标定。

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