大倾角相机检校：方向余弦优于欧拉角与单位四元数

本文探讨了在大倾角像片的相机检校中，传统方法所使用的欧拉角（φ，ω，κ）作为旋转矩阵的描述方式所带来的局限性。欧拉角表示法的问题在于它依赖于位置（position）和姿态（attitude）的初始值，这在实际操作中往往难以精确获取，可能导致迭代过程无法稳定收敛，从而影响相机校准的精度和效率。 作者提出了替代方案，即通过共线方程中的旋转矩阵可以采用方向余弦（direction cosine）或者单位四元数（unit quaternion）来表达。这两种方法的优点在于能够独立于初始位置和姿态信息进行相机校准，避免了欧拉角方法的潜在问题。方向余弦描述的旋转矩阵在实验中显示出明显的优越性，尤其是在收敛性能和最终计算结果上，它更接近于经典的欧拉角方法。 经过在同一实验条件下进行的比较，直接使用方向余弦表示的共线方程在相机检校过程中表现出更好的稳定性与准确性。因此，作者建议在非量测相机校准场景下，应优先考虑采用直接利用方向余弦描述旋转矩阵的共线方程方法，以提高校准的可靠性。 总结来说，本文的关键知识点包括：欧拉角在大倾角相机检校中的局限性，方向余弦和单位四元数作为旋转矩阵的替代表达方式，以及它们在相机校准中的优势和推荐应用。这对于理解并优化高角度影像的相机校准技术具有重要意义，特别是在摄影测量和遥感领域。