外視場(chǎng)拼接測(cè)量系統(tǒng)的視場(chǎng)拼接和交匯測(cè)量算法及其實(shí)現(xiàn)

王 旻，宋立維，喬彥峰，余 毅

（1.中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所，吉林 長春 130033；2.中國科學(xué)院研究生院 北京 100039）

外視場(chǎng)拼接測(cè)量系統(tǒng)的視場(chǎng)拼接和交匯測(cè)量算法及其實(shí)現(xiàn)

王 旻1，2，宋立維1，喬彥峰1，余 毅1

（1.中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所，吉林 長春 130033；2.中國科學(xué)院研究生院 北京 100039）

基于2臺(tái)外視場(chǎng)拼接高速電視測(cè)量儀原型樣機(jī)（硬件）提出了一種將交匯測(cè)量和拼接處理相結(jié)合的算法。根據(jù)需要對(duì)地球質(zhì)心和光電測(cè)量系統(tǒng)建立了5個(gè)坐標(biāo)系，介紹了坐標(biāo)系的定義及其它們之間的變換過程，給出了目標(biāo)軌跡交匯測(cè)量和視場(chǎng)拼接的實(shí)例。用2臺(tái)高速電視測(cè)量儀拼接的8臺(tái)測(cè)量相機(jī)同時(shí)對(duì)同一運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，對(duì)獲得的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行交匯和視場(chǎng)拼接處理，結(jié)果顯示提出的拼接算法是正確、有效的，可以得到唯一解；地球曲率半徑和地球子午線收斂兩項(xiàng)影響因素得到了完全修正，表明交匯測(cè)量算法完全可以推廣到其它光電測(cè)控儀器的交匯測(cè)量。

外視場(chǎng)拼接；交匯測(cè)量；地球曲率半徑；子午線收斂；誤差修正

1 引言

在目標(biāo)高速測(cè)量領(lǐng)域，被測(cè)目標(biāo)速度快、目標(biāo)多、所占的視場(chǎng)范圍大，應(yīng)用單臺(tái)的高速攝像機(jī)不能拍攝到完整的畫面。為了克服單臺(tái)相機(jī)拍攝的不足，研制了一種將4臺(tái)高速相機(jī)拼接為1臺(tái)高速電視測(cè)量儀的方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)多個(gè)目標(biāo)的完整拍攝。本文基于2臺(tái)外視場(chǎng)拼接高速電視測(cè)量儀原型樣機(jī)（硬件），提出了一種將交匯測(cè)量和拼接處理相結(jié)合的算法。用2臺(tái)高速電視測(cè)量儀拼接的8臺(tái)測(cè)量相機(jī)同時(shí)對(duì)同一運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，對(duì)獲得的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行交匯和視場(chǎng)拼接處理。結(jié)果顯示，提出的拼接算法是正確、有效的，可以得到唯一解；地球曲率半徑和地球子午線收斂兩項(xiàng)影響因素得到了完全修正，表明提出的交匯測(cè)量算法，完全可以推廣到其它光電測(cè)控儀器的交匯測(cè)量。

2 外場(chǎng)拼接原理

外視場(chǎng)拼接測(cè)量系統(tǒng)，一般由3個(gè)測(cè)量站光電測(cè)量儀組成，首先通過2臺(tái)以上的光電測(cè)量儀測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行交匯計(jì)算，獲得每個(gè)目標(biāo)在空間的三維位置信息，然后進(jìn)行視場(chǎng)拼接［1，2］。采用外視場(chǎng)拼接，光學(xué)系統(tǒng)簡單、重量輕、體積小、制造難度低，便于使用，但由于外視場(chǎng)拼接不可避免存在視差，因此進(jìn)行視場(chǎng)拼接時(shí)，計(jì)算量大。近代計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，給外視場(chǎng)拼接提供了可能。如圖1所示的配置，每個(gè)測(cè)量站光電測(cè)量儀上安裝4個(gè)測(cè)量相機(jī)，這4個(gè)測(cè)量相機(jī)上下、左右對(duì)稱地配置在“T”字型跟蹤架水平軸外伸兩軸端，組成“田”字型布局配置，即為較典型的外視場(chǎng)拼接測(cè)量系統(tǒng)。4臺(tái)攝像機(jī)視場(chǎng)在外視場(chǎng)呈水平方向“一”字拼接，且采用凝視工作模式。

圖1 外視場(chǎng)拼接測(cè)量系統(tǒng)的外觀圖Fig.1 Outlook of external field butting measuring system

由于各光電測(cè)量儀的4個(gè)測(cè)量相機(jī)在上下、左右方向都存在視差，在目標(biāo)沒有距離信息的情況下，只依靠單臺(tái)光電測(cè)量儀的信息不可能完成精密視場(chǎng)拼接，只有應(yīng)用兩臺(tái)光電測(cè)量儀所獲得的信息，對(duì)同一目標(biāo)同時(shí)進(jìn)行視場(chǎng)拼接和交匯測(cè)量，才能完成精密的視場(chǎng)拼接。

考慮采用“T”字型跟蹤架［3］，“田”字型布局配置的光電測(cè)量儀，4個(gè)測(cè)量相機(jī)在上下、左右方向都存在視差，其視場(chǎng)拼接和交匯測(cè)量的數(shù)學(xué)模型具有典型性，本文對(duì)這一方案進(jìn)行了分析，并以一個(gè)目標(biāo)為例，建立了視場(chǎng)拼接和交匯測(cè)量的數(shù)學(xué)模型，在建立數(shù)學(xué)模型時(shí)，考慮了地球曲率半徑和子午線收斂誤差的影響［4，5］。

3 坐標(biāo)系定義

根據(jù)實(shí)際分析的需要共建立5個(gè)坐標(biāo)系［6～8］（見圖2）。各坐標(biāo)系（右手坐標(biāo)系）定義如下：

（1）地球質(zhì)心坐標(biāo)系I（i1，i2，i3）；

（2）第i個(gè)光電測(cè)量儀地平坐標(biāo)系Si（si1，si2，si3）；

（3）第i個(gè)光電測(cè)量儀垂直軸坐標(biāo)系Vi（vi1，vi2，vi3）；

（4）第i個(gè)光電測(cè)量儀水平軸坐標(biāo)系Hi（hi1，hi2，hi3）；

（5）第i個(gè)光電測(cè)量儀、第j個(gè)測(cè)量相機(jī)坐標(biāo)系Cij（cij1，cij2，cij3）。

圖2 外視場(chǎng)拼接測(cè)量系統(tǒng)在地心質(zhì)心坐標(biāo)系中的坐標(biāo)系統(tǒng)示意圖Fig.2 Coordinates of external field stitchingmeasuring system in earth centroid coordinate

4 測(cè)量相機(jī)外視場(chǎng)拼接參數(shù)ξij的確定

用文中4個(gè)測(cè)量相機(jī)的配置方式進(jìn)行外視場(chǎng)拼接時(shí)，不可避免地會(huì)造成視差。當(dāng)拼接參數(shù)ξij選擇不當(dāng)時(shí)，在一定的測(cè)量距離上會(huì)產(chǎn)生測(cè)量盲區(qū)（即漏測(cè)），或者浪費(fèi)測(cè)量相機(jī)的視場(chǎng)資源。為了實(shí)現(xiàn)每臺(tái)光電測(cè)量儀的4個(gè)測(cè)量相機(jī)視場(chǎng)在外場(chǎng)的合理拼接，可以讓中間的兩個(gè)（第二個(gè)和第三個(gè)）測(cè)量相機(jī)之間，在0.7l1距離處的外視場(chǎng)緊密拼接（確保不露縫），而在兩邊的兩個(gè)（第一個(gè)和第二個(gè)、第三個(gè)和第四個(gè)）測(cè)量相機(jī)之間為緊密搭接（即視場(chǎng)邊緣的像元既無重疊又無間隙，條件是第一和第二個(gè)，第三和第四個(gè)測(cè)量相機(jī)的節(jié)點(diǎn)，上下對(duì)齊）。如圖3所示。

由圖3所示的幾何關(guān)系可知：

由此可解得ξi2和ξi3，并進(jìn)一步解得ξi1和ξi4：

式中l(wèi)1為被測(cè)量目標(biāo)到光電測(cè)量儀地平坐標(biāo)系原點(diǎn)Si的最近距離；ξij為第i個(gè)光電測(cè)量儀，第j個(gè)測(cè)量相機(jī)光軸，相對(duì)第i個(gè)光電測(cè)量儀水平軸坐標(biāo)系在方位上的偏轉(zhuǎn)角；dij1、dij2、dij3為第i個(gè)光電測(cè)量儀，第j個(gè)測(cè)量相機(jī)望遠(yuǎn)鏡頭的節(jié)點(diǎn)，相對(duì)第i個(gè)光電測(cè)量儀水平軸坐標(biāo)系原點(diǎn)Hi，在3個(gè)坐標(biāo)軸上的位移距離；ωxij、ωyij分別為第i個(gè)光電測(cè)量儀，第j個(gè)測(cè)量相機(jī)在橫向和豎向的半視場(chǎng)角。

圖3 測(cè)量相機(jī)排列示意圖Fig.3 Sketch of cameras ordering

為了使各測(cè)量相機(jī)的各視場(chǎng)之間有一定的覆蓋，計(jì)算時(shí)可將各相機(jī)的有效視場(chǎng)角減小一定的量值，用來實(shí)現(xiàn)視場(chǎng)的覆蓋。

5從第i個(gè)光電測(cè)量儀，第j個(gè)測(cè)量相機(jī)坐標(biāo)系到第i個(gè)光電測(cè)量儀水平軸坐標(biāo)系Hi（hi1，hi2，hi3）的變換

設(shè)第k個(gè)目標(biāo)到第i個(gè)光電測(cè)量儀，第j個(gè)測(cè)量相機(jī)坐標(biāo)系Cij原點(diǎn)的距離為rijk，則該目標(biāo)在第i個(gè)光電測(cè)量儀，第j個(gè)測(cè)量相機(jī)坐標(biāo)系Cij中的測(cè)量值Cijk為：

式中，k為被測(cè)目標(biāo)的序號(hào)；Δαijk、Δλijk分別為第k個(gè)目標(biāo)，在第i個(gè)光電測(cè)量儀，第j個(gè)測(cè)量相機(jī)坐標(biāo)系中的方位角和俯仰角；xijk、yijk分別為第i個(gè)光電測(cè)量儀，第j個(gè)測(cè)量相機(jī)的面陣CCD上，第k個(gè)目標(biāo)的橫向和豎向脫靶量（mm）；f′ij為第i個(gè)光電測(cè)量儀，第j個(gè)測(cè)量相機(jī)鏡頭的焦距（mm）。

設(shè)第k個(gè)目標(biāo)到第一個(gè)光電測(cè)量儀，第j個(gè)測(cè)量相機(jī)坐標(biāo)系C1j原點(diǎn)的距離為r1jk，則該目標(biāo)在第一個(gè)光電測(cè)量儀第j個(gè)測(cè)量相機(jī)坐標(biāo)系C1j中的測(cè)量值C1jk為：

其中，

設(shè)第k個(gè)目標(biāo)經(jīng)過視場(chǎng)拼接后，在第i個(gè)光電測(cè)量儀水平軸坐標(biāo)系Hi（測(cè)量相機(jī)視場(chǎng)拼接后的組合測(cè)量相機(jī)坐標(biāo)系）中，測(cè)量值Hik為：

式中Rik為第k個(gè)目標(biāo)到第i個(gè)光電測(cè)量儀，水平軸坐標(biāo)系Hi原點(diǎn)Hoi的距離；Aik、Eik分別為第k個(gè)目標(biāo)在第i個(gè)光電測(cè)量儀水平軸坐標(biāo)系中的方位角和俯仰角。

經(jīng)如下的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換過程：

（1）繞cij3軸旋轉(zhuǎn)（-ξij）角；

（2）沿cij1軸平移（-dij1）；

（3）沿cij3軸平移（-dij3）；

（4）沿cij2軸平移（-dij2），

可以實(shí)現(xiàn)第k個(gè)目標(biāo)，在第j個(gè)測(cè)量相機(jī)坐標(biāo)系Cij中的測(cè)量值到第i個(gè)光電測(cè)量儀水平軸坐標(biāo)系Hi中測(cè)量值的變換。

同理應(yīng)用下述的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換過程：

（1）繞ci13軸旋轉(zhuǎn)（-ξi1）；

（2）沿ci11軸平移（-di11）；

（3）沿ci13軸平移（-di13）；

（4）沿ci12軸平移（-di12），

可以實(shí)現(xiàn)第k個(gè)目標(biāo)，在第一個(gè)測(cè)量相機(jī)坐標(biāo)系Ci1中的測(cè)量值，到第一個(gè)光電測(cè)量儀水平軸坐標(biāo)系H1中的測(cè)量值的變換：

6從第i個(gè)光電測(cè)量儀水平軸坐標(biāo)系到第一個(gè)光電測(cè)量儀水平軸坐標(biāo)系的變換，即Hi（hi1、hi2、hi3）到H1（h11、h12、h13）的變換

經(jīng)如下的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換過程：

（1）從第i個(gè)光電測(cè)量儀水平軸坐標(biāo)系Hi到第i個(gè)光電測(cè)量儀垂直軸坐標(biāo)系Vi的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換：①繞hi2軸旋轉(zhuǎn)-λi角；

（2）從第i個(gè)光電測(cè)量儀垂直軸坐標(biāo)系Vi到第i個(gè)光電測(cè)量儀地平坐標(biāo)系Si的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換：②繞si3軸旋轉(zhuǎn)-αi角；

（3）從第i個(gè)光電測(cè)量儀地平坐標(biāo)系Si到地球質(zhì)心坐標(biāo)系I的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換：③沿si3軸平移-hi；④繞si2軸旋轉(zhuǎn)-θi角；

（4）從地球質(zhì)心坐標(biāo)系I到第1個(gè)光電測(cè)量儀地平坐標(biāo)系S1的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換：⑤繞i1軸旋轉(zhuǎn)δiδ1角；⑥繞i2軸旋轉(zhuǎn)θ1角；⑦沿S13軸平移h1；

（5）從第1個(gè)光電測(cè)量儀地平坐標(biāo)系S1到第1個(gè)光電測(cè)量儀垂直軸坐標(biāo)系V1的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換：⑧繞s13軸旋轉(zhuǎn)α1角；

（6）從第1個(gè)光電測(cè)量儀垂直軸坐標(biāo)系V1地平坐標(biāo)系S1到第1個(gè)光電測(cè)量儀水平軸坐標(biāo)系H1的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換：⑨繞v12軸旋轉(zhuǎn)λ1角。

可以實(shí)現(xiàn)第k個(gè)目標(biāo)，在第i個(gè)光電測(cè)量儀水平軸坐標(biāo)系中的測(cè)量值Hik，到第一個(gè)光電測(cè)量儀地平坐標(biāo)系H1中的測(cè)量值H1k的變換：

式中：δi、θi、hi為第i個(gè)光電測(cè)量儀坐標(biāo)系原點(diǎn)Soi處的赤經(jīng)、赤緯和相對(duì)地球質(zhì)心的高程（單位km）；αi為第i個(gè)測(cè)量站光電測(cè)量儀垂直軸坐標(biāo)系與地平坐標(biāo)系（正北方向N）之間的夾角（即真方位角）；λi為第i個(gè)測(cè)量站光電測(cè)量儀水平軸坐標(biāo)系相對(duì)垂直軸坐標(biāo)系的俯仰角。

7 交匯測(cè)量和視場(chǎng)拼接結(jié)果

7.1 交匯測(cè)量結(jié)果

由于每臺(tái)光電測(cè)量儀的4臺(tái)測(cè)量相機(jī)之間都存在左右和上下的視差，僅僅應(yīng)用測(cè)量相機(jī)的測(cè)量數(shù)據(jù)不可能完成在自身的光電測(cè)量儀中的視場(chǎng)拼接。如式（5）和（8）所示，要完成視場(chǎng)拼接首先應(yīng)解出距離rijk和r1jk，也就是說首先要對(duì)2臺(tái)光電測(cè)量儀的測(cè)量相機(jī)的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行交匯［9～13］，求得距離信息rijk和r1jk，即通過聯(lián)解方程組（15）、（16）求得rijk和r1jk。其中式（15）由式（12）和式（14）聯(lián)立而得；式（16）即式（13）。

7.2 視場(chǎng)拼接結(jié)果

通過解方程（12）可求出Rik，Eik和Aik，則在第i個(gè)光電測(cè)量儀中，視場(chǎng)拼接后第k個(gè)目標(biāo)在第i個(gè)光電測(cè)量儀水平軸坐標(biāo)系中（即視場(chǎng)拼接后在組合視場(chǎng)中）的測(cè)量值Hik為：

由于：

式中f′為測(cè)量相機(jī)視場(chǎng)拼接后的組合測(cè)量相機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)鏡頭焦距（mm）；xik，yik分別為在第i個(gè)光電測(cè)量儀中，經(jīng)視場(chǎng)拼接后，第k個(gè)目標(biāo)在第i個(gè)光電測(cè)量儀組合測(cè)量相機(jī)視場(chǎng)中的橫向和豎向脫靶量（mm）。

由此可得第k個(gè)目標(biāo)在第i個(gè)光電測(cè)量儀中，視場(chǎng)拼接后在組合視場(chǎng)中兩個(gè)方向上的脫靶量xik和yik為：

通過解（13）可求出R1k，E1k和A1k，則在第1個(gè)光電測(cè)量儀中，第k個(gè)目標(biāo)在第1個(gè)光電測(cè)量儀水平軸坐標(biāo)系中（即視場(chǎng)拼接后在組合視場(chǎng)中）的測(cè)量值H1k為：

由于：

可得第k個(gè)目標(biāo)在第1個(gè)光電測(cè)量儀中經(jīng)視場(chǎng)拼接后在組合視場(chǎng)中兩個(gè)方向上的脫靶量x1k和y1k為：

8 被測(cè)目標(biāo)軌跡的交匯測(cè)量和視場(chǎng)拼接實(shí)例

圖4 測(cè)量站1、2的地平坐標(biāo)系，以及目標(biāo)軌跡在測(cè)量站1地平坐標(biāo)系中的三維圖Fig.4 Target path in geodetic coordinates atmeasurement station 1，and the geodetic coordinates at measurement station 1 and 2

如圖4所示，圖中以測(cè)量站1的地平坐標(biāo)系為基準(zhǔn)，分別示出了測(cè)量站1、2的地平坐標(biāo)系，以及目標(biāo)在測(cè)量站1地平坐標(biāo)系中的三維軌跡。

測(cè)量站1和2的地平坐標(biāo)系參數(shù)為：

δ1＝125.35°、θ1＝43.88°、h1＝6 371 000m；

δ2＝125.362 5°、θ2＝43.88°、h2＝6 371 005m。

測(cè)量站1和2的電視測(cè)量儀水平軸坐標(biāo)系（即組合視場(chǎng)1和2光軸）在各自地平坐標(biāo)系中的方位和仰角參數(shù)為：α1＝-35°、λ1＝15°；α2＝30°、λ2＝15°。

因?yàn)閿M測(cè)目標(biāo)區(qū)域與測(cè)量站之間的最短距離為500m，也就是說大于500m距離，被測(cè)目標(biāo)可實(shí)現(xiàn)無盲區(qū)覆蓋，本文采用l1＝500m進(jìn)行拼接參數(shù)設(shè)計(jì)。

由已知電視測(cè)量儀的下列結(jié)構(gòu)參數(shù)：

d111＝d121＝d131＝d141＝0mm；

d211＝d221＝d231＝d241＝0mm；

d112＝d122＝d212＝d222＝430mm；

d132＝d142＝d232＝d242＝-430mm；

d113＝d143＝d213＝d243＝180mm；

d123＝d133＝d223＝d233＝-180mm；

f′11＝f′12＝f′13＝f′14＝94mm；

f′21＝f′22＝f′23＝f′24＝94mm；

ωxij＝4.98°、ωyij＝4.98°，

根據(jù)公式（1）、（2）、（3）、（4），得出電視測(cè)量儀1和2的其它結(jié)構(gòu)參數(shù)為：

ξ12＝ξ22＝4.9096°；

ξ11＝ξ21＝14.8696°；

ξ13＝ξ23＝-4.9096°；

ξ14＝ξ24＝-14.8696°。

圖5和圖6分別為在測(cè)量站1和2處的兩個(gè)高速電視測(cè)量儀的8臺(tái)測(cè)量相機(jī)C11，C12，C13，C14和C21，C22，C23，C24，用500frame/s的采樣頻率，對(duì)同一運(yùn)動(dòng)目標(biāo)在視場(chǎng)中獲得的測(cè)量值，總測(cè)量時(shí)間為2s，總采樣數(shù)據(jù)為1 000組。

圖7和圖8分別為根據(jù)測(cè)量站1和2的2個(gè)高速電視量儀的8臺(tái)測(cè)量相機(jī)對(duì)在視場(chǎng)中獲得的同一運(yùn)動(dòng)目標(biāo)測(cè)量值進(jìn)行交匯測(cè)量處理和視場(chǎng)拼接后在電視測(cè)量儀中拼接視場(chǎng)中的拼接結(jié)果（軌跡）。

圖5 運(yùn)動(dòng)目標(biāo)在測(cè)量站1中C11、C12、C13、C144個(gè)測(cè)量相機(jī)視場(chǎng)中的軌跡Fig.5 Target paths in FOV of C11，C12，C13，C14 at measurement station1

圖6 運(yùn)動(dòng)目標(biāo)在測(cè)量站2中C11、C12、C13、C144個(gè)測(cè)量相機(jī)視場(chǎng)中的軌跡Fig.6 Target paths in FOV of C11、C12、C13、C14 at measurement station 2

圖7 運(yùn)動(dòng)目標(biāo)在測(cè)量站1拼接視場(chǎng)中的軌跡Fig.7 Target path in FOV after field stitching ofmeasurement station 1

圖8 運(yùn)動(dòng)目標(biāo)在測(cè)量站2拼接視場(chǎng)中的軌跡Fig.8 Target path in FOV after field stitching ofmeasurement station 2

9 結(jié)論

能否實(shí)現(xiàn)高速電視測(cè)量儀外視場(chǎng)拼接，取決于硬件和拼接算法（軟件）兩個(gè)方面。本文在2臺(tái)高速電視測(cè)量儀原型樣機(jī)（硬件）研制成功的基礎(chǔ)上，提出了一種將交匯測(cè)量和拼接處理相結(jié)合的算法，通過用2臺(tái)高速電視測(cè)量儀的8臺(tái)測(cè)量相機(jī)測(cè)量同一運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，并對(duì)獲得的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行交匯和視場(chǎng)拼接處理，得出以下結(jié)論：

（1）拼接算法是正確、有效的，可以得到唯一解。（2）要完成視場(chǎng)拼接，首先要根據(jù)交匯測(cè)量原理，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行交匯測(cè)量處理［9～13］，解出目標(biāo)的距離信息。（3）本文中提供的交匯測(cè)量拼接算法，由于引入地球質(zhì)心坐標(biāo)系變換，地球曲率半徑和地球子午線收斂角兩項(xiàng)影響因素得到了完全修正（當(dāng)兩站測(cè)量儀在同一緯度上時(shí)，兩個(gè)站點(diǎn)之間的地球子午線收斂角最大，設(shè)兩個(gè)站點(diǎn)測(cè)量儀在緯度為43.88°，相距1km時(shí)，其地球子午線收斂角約為45″，兩站地平面鉛垂線之間的夾角約為32.5″）。（4）本文中的交匯測(cè)量算法，完全可以推廣到其它光電測(cè)控儀器的交匯測(cè)量，如果擬測(cè)量的目標(biāo)越遠(yuǎn)，或測(cè)量站間布站距離越大，則這種算法的效果和優(yōu)點(diǎn)就更明顯。（5）視場(chǎng)拼接和交匯測(cè)量的總誤差，主要來自兩個(gè)方面：一是光電測(cè)量儀本身的測(cè)量誤差；二是布站點(diǎn)處地平坐標(biāo)系原點(diǎn)位置的測(cè)量誤差。外視場(chǎng)拼接和交匯測(cè)量算法本身不引入誤差。

需要注意的是，布站時(shí)任意2臺(tái)光電測(cè)量儀到被測(cè)目標(biāo)區(qū)域之間的夾角不要過小，最好符合正交布站原則，否則由于光電測(cè)量儀本身的測(cè)量誤差和布站點(diǎn)位置測(cè)量誤差的影響，會(huì)導(dǎo)致交匯測(cè)量誤差增大，甚至造成交匯無解。

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Convergence algorithm of field stitching and intersection measurement for external field stitching measuring system and its im plementation

WANG Min1，2，SONG Li-wei1，QIAO Yan-feng1，YU Yi1
（1.Changchun Institute of Optics，F(xiàn)ine Mechanics and Physics，Chinese Academy of Sciences，Changchun 130033，China；2.Graduate University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100039，China）

A convergence algorithm of field stitching and intersection measurement is proposed based on the development of two prototypes of high-speed video-measuring systemswith external field stitching.Five coordinates are established for the earth centroid and optoelectronical systems.The definations of the coordinates are introduced and coordinate transforms are discussed.The experiment of intersection measurement and field stitching for an identicalmoving target is carried out with the data from eight cameras in two high-speed TV measuring instruments.The result shows that the stitching algorithm is correct and effective，and has obtained an unique solution.Meanwhile，the influences of earth curvature and meridional convergent errors are fullycorreated，which indicates that the intersection measurement algorithm can also be used in the intersection measurement of other optoelectronicalmeasurement and control instruments.

external field stitching，intersection measurement，earth curvature，meridional convergence；error correction

1674-2915（2010）03-0229-10

V557.3；TP391.4

A

2010-03-12；

2010-04-13

王 旻（1977—），女，吉林長春人，碩士研究生，主要從事光電瞄準(zhǔn)與測(cè)量的研究。E-mail：work6180@yahoo.com.cn

喬彥峰（1962—），男，吉林長春人，研究員，博士生導(dǎo)師，主要從事光電測(cè)量與控制技術(shù)方面的研究。E-mail：qiaoyf@ciomp.ac.cn