非量测数码相机测量相关摄影参数分析

王龙波
（广西航空遥感测绘院）

【摘　要】　随着摄影测量技术以及电子技术的迅猛发展，以立体像对为基础，采用近景摄影测量的方法，建立城市三维景观模型以及数字测图等应用越来越多。近年来，数码相机技术飞速发展，其性能已基本满足近景摄影测量所需数据源的要求，所以采用非量测数码相机进行近景数码摄影也比较普及。本文就非量测数码相机用于近景摄影测量的相关参数进行简要分析，探讨非量测数码相机用于近景摄影测量其相关参数与测量使用参数之间的关系。
【关键词】　数码相机 近景摄影测量 摄影参数

　　近景摄影测量是通过近距离目标的影像信息获取目标点群三维空间坐标的一门技术，它作为摄影测量的一个重要分支，近一二十年以来获得了很大的发展，在高精度三维测量以及变形监测等领域有了不少成功的经验。目前，我国已将近景摄影测量成功地应用于文物保护。我院在广西宁明花山岩画测量工程中即采用了该项技术，取得了很好效果，为我区文物保护做出了贡献。武汉大学将近景摄影测量应用于移动测图系统，研发了移动测量车，测图效率非常高。近景摄影测量与传统测量手段相比，近景摄影测量体现出非接触性量测及信息容量高等优点，应用前景广阔。随着数码相机技术的发展，非量测数码相机渐渐进入近景摄影测量领域，推动了数字近景摄影测量技术的发展。由于非量测相机与传统的量测相机存在着差异，一些相机成像参数概念由于应用领域的不同，在理解上会存在差异，用于测量，其更重视数学基础和精度概念，以下就摄影中常遇到的一些参数概念进行分析，以探讨非量测数码相机用于近景摄影测量其相关参数与测量使用参数之间的关系。
　　1、像幅尺寸
　　在数码相机的处理系统中，它并非直接将CCD成像的尺寸以它实际的尺寸输出的，而是以缺省的72dpi（计算机屏幕常规分辨率）输出的，因此它存在着一个变换关系：
　　像幅尺寸：
　　W=Wpixel*1/dpi*2.54
　　H=Hpixel*1/dpi*2.54
　　例如：sony f828相机，采用最高分辨率摄影即3264*2448，其输出的像幅分辨率为72dpi。
　　W=Wpixel*1/dpi*2.54=3264*1/72*2.54=115.145cm
　　H=Hpixel*1/dpi*2.54=2448*1/72*2.54=86.36cm
　　这也是我们在计算机屏幕可以看清楚的分辨率，如果用于打印输出，在较好的绘图仪上喷绘，也基本能满足要求。如果我们要获得较好的打印输出效果，就必须将输出的分辨率提高，这样像幅会变小，这将会影响成图比例尺。
　　2、像幅尺寸与CCD尺寸的关系
　　数码相机其感光的CCD阵面尺寸是固定的，可以从其技术参数中查到，如sony f828的CCD像幅尺寸为8.8*6.6mm。
　　像幅尺寸与CCD尺寸的比率因子K
　　Kw=Wccd/W
　　Kh=Hccd/H
　　K=Kw=Kh
　　对于上述相机K=0.88/115.145=0.008
　　3、实地、像片、CCD像面距离关系
　　摄影成像是采用光学原理，所以它遵循光学成像的原理。其成像存在一下关系：
　　目标在CCD像面的距离/目标实际距离=焦距/摄影距离
　　4、实际应用
　　根据以上的关系分析，要获得满足要求的影像，必须把握他们之间的关系。例如：我们要制作1：20的影像图，摄影距离约为160m，相机为sony f828。我们要进行以下分析计算：
　　a、输出图像分辨率不要低于72dpi，本例我们选用72dpi；
　　b、对于1：20的影像，我们可以按相机的像幅覆盖计算出实地覆盖范围，同时确定焦距（数码相机的焦距是可变的，通过这种方法可以大致确定所需焦距）
　　像幅宽度 WX=Wpixel*1/dpi*2.54=3264*1/72*2.54=115.145cm
　　像幅高 HX=Hpixel*1/dpi*2.54=2448*1/72*2.54=86.36cm
　　按1：20计算实地覆盖为：
　　实地宽 Wr=115.145*20=23.029m
　　实地高 Hr=86.36*20=17.272m
　　所需相机焦距
　　f=H*Wccd/Wr
　　 =H*Wccd/（Wpixel*1/dpi*2.54*R）
　　 =160*0.88/23.029=6.114cm
　　例：H=160
　　　　R为设计成图比例尺
　　通常我们拟成图的比例尺是已知的，如本例为1：20，则可得到摄影比例尺与影像分辨率的关系：
　　f/H=Wccd/（Wpixel*1/dpi*2.54*R）=Wccd/（Wpixel*2.54*R）*dpi
　　地面分辨率=2.54/dpi*R
　　从以上关系可以看出，如何要得到高质量的影像，就必须采用较大的摄影比例尺进行摄影。
　　5、立体像对高程精度估算
　　Dh=航高/基线*相片比例尺*扫描分辨率
　　　=（航高*航高）/（基线*焦距）*扫描分辨率