1.1研究背景

由于CCD（英文全称 Charge-coupled Device，中文全电荷耦合器件）传统摄影手段在它的发明下已经受到数字摄影的强烈影响，在许多民用领域，数码相机已经取代了传统的摄像机的位置，但CCD由于其制造难度，高分辨率CCD成品率低，导致在航空摄影领域不能完全取代传统的摄影胶片。CCD与航空摄影胶片相比，它具有实时传输，数字图像输出，无需清洗等优点，因此在未来CCD完全取代航空摄影胶片是毫无疑问的，然而，航空摄影胶片产品在目前无法进口高分辨率CCD和中国无法在未来一段时间内生产CCD的的情况下将继续使用。

使用航空摄影胶片进行航空摄影测量的第一步工作就是数字影像的内定向，因此影像内定向是非常关键的，它的精度直接决定后面步骤的的精度。为了从数字影像中提取几何信息，必须建立数字影像中的像素点与所拍摄物体表面相应的点之间的数学关系，因此需建立像素坐标系统与图像像片坐标系统的关系，就可以利用摄影测量的理论进行求解，这一过程就是数字影像的内定向。因此摄影测量的首要工作就是进行影像的内定向，内定向这一步处理的准确程度直接关系到后续工作的经度，因此影像内定向这一步十分关键。

1.2研究现状

在摄影测量中，内定向的主要目的是确定图像像素坐标和对应的物理坐标之间的仿射变换关系，然后根据这个变换关系实现两个坐标系中坐标的互相换算，比如已知某个像点的像素坐标，代入仿射变换关系式中可以求出其图像像片坐标，也可以由图像物理坐标反求其图像像素坐标，因此在内定向精度在摄影测量中显得十分重要。

目前国内许多学者和专家根据不同的问题在这一方面做出了一些不同的研究。李长武等分析了共线条件方程两种不同形式之间的关系, 提出了一种新的共线条件方程线性化方法。并说明该方法可以用于摄影测量的研究与生产。山海涛等在建立了系统的误差传递模型的基础上, 引入了内定向误差对外方位元素精度的影响, 从而改进和完善了外方位元素精度的评定方法, 使得外方位元素精度的评定具有更高的精确性和可靠性。山海涛等分析了附有未知数的仿射变换控制模型参数的误差估计 ,然后利用误差传播定律和误差综合原理 ,推导出了任意非检控点经仿射变换后输出数据精度的计算公式 ,并通过数值分析从理论上验证了用四个角框标进行数字影像内定向是最佳误差控制方案。刘璐给出了一种内定向模型参数的封闭解对传统的参数解算方法进行优化，通过消除矩阵的求逆运算从而降低运算的复杂程度来提高运算速度，并通过实验验证在得到准确解的前提下的确加快了参数的解算速度。刘钢等通过分析生产中常见的两类内定向存在的问题，进而利用内定向的仿射变换进行了内定向误差引起的像点位移的理论推导，以满足实际生产过程中内定向误差引起的像点位移小于内定向误差的情况，从而满足成图精度要求。

1.3数字影像的内定向及内定向模型参数一般解法

影像内定向就是利用航摄相机上的框标点的坐标与像素坐标计算出像片坐标和像素坐标之间的转换参数。内定向的目的就是确定图像像素坐标系与图像像片坐标系之间的关系以及数字影像可能存在的畸变,数字影像的畸变是数字化过程中产生的，主要是仿射畸变。因此，图像像素坐标与图像像片坐标之间的关系可以用以下表达式表示：

其中，(u,v) 表示图像像素点的像素坐标，(x, y)表示该点对应的像片坐标，因此在内定向的本质可以归结为确定上式中的模型参数a,b,c,d,e,f。为求解模型中的6个模型参数，必须利用4个框标点的图像像素坐标和图像像片坐标进行平差计算。