Calibration of digital SLR Nikon D3X for the use in digital photogrammetry projects

• Autorzy: Kraszewski B.

Warianty tytułu

PL

Kalibracja lustrzanki cyfrowej Nikon D3X dla celów fotogrametrycznych opracowań cyfrowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Results of research on calibration of high-resolution digital camera Nikon D3X have been presented. CMOS matrix stability in recording process of digital images, calculation of principle distance as well as principal point, radial distortion and tangential distortion were determined. The interior orientation parameters determined during calibration in test project were examined. All test images were obtained using three replaceable Nikkor lens of 24, 35 and 50 mm focal length. The calibration process was executed in Camera Calibration and Field Calibration modules of PhotoModeler software using convergent terrestrial images. It was also executed for single photo in DLT module of AeroSys software. For the determination of interior orientation parameters of digital camera for each lens the 2D and 3D test fields were used. Stability and repeatability of recorded digital images on CMOS matrix were examined on 25 control points which were evenly distributed on a white calibration table. Accuracy of pixel position on the image for 24 mm, 35 mm and 50 mm focal length was 0.06, 0.08 and 0.04 of image pixel, respectively. It was found that interior orientation parameters calculated using the PhotoModeler software for both calibration methods were correctly determined while when using the Aerosys software they were determined with lower accuracy. The very high accuracy of elaboration of a test photogrammetric project for each camera lens was obtained using interior orientation parameters calculated on the basis of convergent images and 3D field.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań nad kalibracją wysokorozdzielczej lustrzanki cyfrowej Nikon D3X. Badania obejmowały określenie stabilności rejestrowanych na matrycy obrazów cyfrowych, wyznaczenie odległości obrazowej, punktu głównego zdjęcia, dystorsji radialnej, dystorsji tangencjalnej oraz przetestowanie uzyskanych parametrów orientacji wewnętrznej kamery na projekcie testowym. Wszystkie etapy prac przeprowadzono wykorzystując trzy wymienne obiektywy Nikkor o ogniskowych 24, 35 i 50 mm. Proces kalibracji kamery wykonano z zastosowaniem zbieżnych zobrazowań naziemnych w oprogramowaniu PhotoModeler oraz pojedynczej sceny w module programu Aerosys. Do określenia elementów orientacji wewnętrznej aparatu z poszczególnymi obiektywami wykorzystano pole testowe płaskie oraz przestrzenne. Stabilność i powtarzalności rejestracji obrazów na matrycy sprawdzono na 25 rozmieszczonych równomiernie punktach. Uzyskane wyniki to przeciętnie: dla ogniskowej 24 mm - 0.06 piksela, 35 mm - 0.08 piksela, 50 mm - 0.04 piksela. Kalibrację wykonano wykorzystując moduły Camera Calibration i Field Calibration oprogramowania PhotoModeler oraz moduł DLT programu Aerosys. Najdokładniej dla wszystkich obiektywów opracowano przykładowy projekt fotogrametryczny, stosując elementy orientacji wewnętrznej testowanej lustrzanki, wyznaczone na podstawie zdjęć zbieżnych testu trójwymiarowego.

Słowa kluczowe

EN

close range photogrammetry; camera calibration; digital SLR camera; accuracy; CMOS matrix

PL

fotogrametria naziemna; kalibracja kamer; lustrzanka cyfrowa; dokładność; matryca CMOS

• Wydawca: Instytut Geodezji i Kartografii
• Czasopismo: Geoinformation Issues
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 3, no. 1(3)
• Strony: 51--60
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kraszewski B.

• Institute of Geodesy and Cartography, 27 Modzelewskiego St., 02-679 Warsaw, Poland,

Bibliografia

• [1] Abel-Aziz Y., Karara H. M., (1971): Direct linear transformation from comparator coordinates into object space coordinates in close-range photogrammetry, American Society of Photogrammetry Symp. on Close-Range Photogrammetry, pp. 1–18.
• [2] Agugiaro G., Remondion F., Stevanato G., De Filippi R., Furlanello C., (2011): Estimation of Solar Radiation on Building Roofs in Mountainous Areas, Intern. Archives of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Vol. 38, Part 3, pp. 155–160.
• [3] Boroń A., (1998): Usefulness of a digital camera Minolta RD 175 in digital photogrammetry projects (in Polish), Archiwum Fotogrametrii, Kartografi i i Teledetekcji, Vol. 8, pp. 12–1:12–10.
• [4] Boroń A., Tokarczyk R., (2000): An Investigation of Digital Photographic Cameras for the Close-range Photogrammetry (in Polish), Archiwum Fotogrametrii, Kartografi i i Teledetekcji, Vol. 10, pp. 63–1:63–10.
• [5] Bujakiewicz A., (1980): Estimation of the metrical values of long-focus non-metric cameras, Prace Naukowe PW, Geodezja, Vol. 21, pp. 3–71.
• [6] Bujakiewicz A., Kowalczyk. M., Podlasiak D., Zawieska D., (2006): Calibration of very close range digital cameras, Geodesy and Cartography, Polish Academy of Science, Vol. 55, No 2, pp. 95–108.
• [7] Faig W., (1975): Calibration of Close Range Photogrammetric Systems – Mathematical Formulation, Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, Vol. 41, pp. 1479–1486.
• [8] Habrouk H., Faig W., (1996): Determination of Geometric Characteristics of a Digital Camera by Self-Calibration, Intern. Archives of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Vol. 31, Part B1, pp. 60–64.
• [9] Kenefick J., Gyer M. S., Harp B. F., (1972): Analytical self-calibration, Photogrammetric Engineering, Vol. 38, pp. 1117–1126.
• [10] Kowalczyk M., (2003): Investigation of Possibilities of Automation In Photogrammetric Measurement with Use of Digital Camera, PhD thesis, Warsaw University of Technology.
• [11] Luhmann T., Robson S., Stephen K., Harley I., (2007): Close Range Photogrammetry: Principles, Methods and Applications, Whittles Publishing, Scotland.
• [12] Matsuoka R., Fukue K., Cho K., Shimoda H., Matsumae Y., (2003): Numerical simulation on evaluating calibration results of non-metric digital camera, Intern. Archives of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Vol. XXXIV, Part 3/W8, pp. 167–172.
• [13] Roncella R., Re C., Forlani G., (2011): Performance Evaluation of a Structure and Motion Strategy in Architecture and Cultural Heritage, Intern. Archives of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Vol. 38, Part 5, http://www.isprs.org/proceedings/XXXVIII/5-W16/pdf/roncella_etal.pdf.
• [14] Sauerbier M., Eisenbeiss H., (2010): UAVS for the Documentation of Archaeological Excavations, Intern. Archives of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Vol. 36, Part 5, pp. 526–531.
• [15] Tokarczyk R., (1982): Investigation on use of nonmetric cameras in precise measurements for engineering, PhD thesis, AGH Kraków.
• [16] Tokarczyk R., Stanios I., (2004): Calibration of digital camera with the use of free Aerosys software (in Polish), Przegląd Geodezyjny, No 6, pp. 7–11.
• [17] Torlegard K., (1967): On determination of interior orientation of close-up cameras under operational conditions using three-dimensional test objects, KTH, Stockholm.