The Calibration of Imaging Sensors Integrated into 
a Rapid Route Mapping System 
C.S. Fraser 
Dept, of Geomatics 
University of Melbourne 
Parkville VIC 3052 Australia 
Email: c.fraser@eng.unimelb.edu.au 
A.M.Judd 
Geomatic Technologies 
190 City Road 
South Melbourne VIC 3205 Australia 
Email: miudd@geomatic.com.au 
KEY WORDS: CCD camera system calibration, rapid mapping systems, airborne stereo video imagery, powerline mapping 
ABSTRACT 
Modem kinematic mapping systems rely on an integration of sensors to yield both positional and attitude data for the mapping platform, 
be it an aeroplane, railway car or road vehicle. To complement the configuration of kinematic GPS coupled with gyroscopes, attitude 
indicators, inertial positioning systems, tilt-meters and odometers, many of these systems employ video imaging capabilities. In 
situations where the imagery is used as a positioning sensor, a synchronized stereo configuration is required. The imaging system must 
be calibrated both in terms of its photogrammetric relative orientation, and in regard to its exterior orientation with respect to the 
positioning and attitude sensors on the mapping platform. In this paper the calibration of an integrated positioning system for powerline 
mapping in support of bushfire mitigation is described. The system is light aircraft borne, and comprises GPS, attitude indicators and 
two video cameras mounted on the wing tips which provide a convergent, forward looking oblique stereo coverage. The 
photogrammetric principle of self-calibration has been employed to simultaneously calibrate both the interior and exterior orientation of 
the CCD cameras, an operation requiring a special test flight configuration. The procedure and results of the sensor calibration are 
reported, along with observations concerning the practicability of this approach. An overview of the function of the integrated mapping 
system for measuring vegetation clearance along powerline corridors is also presented. 
RÉSUMÉ 
La cartographie cinématique moderne s'appuie sur une intégration de capteurs pour recueillir des données sur la position et les 
paramètres d'attitude de la plate-forme d'enregistrement, que ce soit un avion, une train ou tout autre véhicule. Beaucoup de ces systèmes 
utilisent les capacités de la vidéo dans le but de compléter la configuration des GPS cinématiques, couplés à des gyroscopes, à des 
indicateurs d'attitude, à des systèmes de navigation inertes, de mesure de tangage et d'odomètres. Une configuration stéréoscopique 
synchronisée est nécessaire lorsque l'imagerie est utilisée comme capteur de positionnement. Le système d'enregistrement d'images doit 
être calibré selon son orientation photogrammétrique relative ainsi que de son orientation extérieure par rapport au positionnement des 
capteurs d'attitude à l'intérieur de la plate-forme. Le propos de cet article est le calibrage d'un système de positionnement intégré pour la 
cartographie de la répartition des lignes électriques dans le cadre de la lutte contre les incendies forestiers. Le vecteur est un avion de 
charge légère. Il comprend un GPS, des indicateurs d'attitude et deux caméras vidéo, montées sur les extrémités des ailes, qui fournissent 
une couverture stéréoscopique en avant de la trajectoire de vol. Le principe photogrammétrique de l'autocalibrage a été employé afin de 
calibrer simultanément l'orientation extérieure et intérieure des caméras CCD, opération qui nécesssite un vol test avec une configuration 
particulière. La procédure et les résultats du calibrage du capteur sont exposés, ainsi que les observations concernant la pertinence de 
cette approche. Nous présentons aussi la fonction du système cartographique intégré qui permet, le long des lignes électriques, d'estimer 
les couloirs de défrichage. 
KURZFASSUNG 
Moderne kinematische Datenerfassungssysteme beruhen auf der Integration von Feldsensoren für die Lage- und Höhenerfassung in 
Flugzeugen, der Eisenbahn oder auch in Automobilen. Eine typische kinematische GPS Datenerfassungskonfiguration kann 
Elektronische Kreisel, Höhenmesser, Inertiale Navigationssysteme, Neigungs- und Weggeber oder aber auch eine Videobild 
verarbeitung beinhalten. Wenn die Bildverarbeitung zur Lagebestimmung benutzt werden soll wird eine Stereokonfiguration benötigt 
und das System muss bezüglich der internen und der externen Orientierung kalibriert werden. Dieser Vortrag behandelt die Kalibrierung 
eines integrierten Positionierungssystems für die Erfassung von Stromversorgungsleitungen und zur Vermeidung von Waldbränden. Das 
System benutzt ein Kleinflugzeug, GPS, Höhenmesser, und zwei Stereovideokameras an den Enden der Flugzeugflügel. Das 
photogrammetrische Prinzip der Selbstkalibrierung wird benutzt um durch eine spezielle Testflugroutine die gleichzeitige CCD 
Kamerakalibrierung der internen und der externen Orientierung zu erzielen. Die Vorgehensweise und die Ergebnisse der Kalibrierung 
werden hier vorgestellt und es werden Aussagen über die praktische Nutzbarkeit dieser Arbeiten gemacht. Weiterhin wird ein Überblick 
über die Funktionen des Systems gegeben, wie auch eine Nutzanwendung für die Überwachung von Kahlschlagkorridoren entlang von 
Stromversorgungsleitungen.