目前互联网上存在着大量的照片是由分布于世界各个角落的相机拍摄得到的,这些分散的网络照片需要一个统一的全球映像网络系统来对他们进行分类和检索。在这个构思中,确定相机的地理位置和地理朝向对于建立这样一个具有实用价值的全球映像系统来说是十分关键的前提。基于这种研究背景,本文探索投影物体和阴影轨迹间的几何关系来估计拍摄照片的地理位置。其中世界坐标中阴影点的位置取决于投影物体所在纬度位置以及太阳光朝向与投影平面之间的几何关系。在实际应用中,具有垂直关系的直线消隐点和平面消隐线在视频场景中是经常存在的。在这种特殊情况下,消隐点和消隐线以及绝对二次曲线的像,这三者之间存在一种简单的几何关系,并且这种关系能进一步地用来确定绝对二次曲线的像,因此也就确定了相机校准矩阵。基于上述几何关系,本文研究了投影在水平平面的阴影轨迹的几何属性,并且证明了相机参数、纬度值、经度值和投影物体的高度比值能够从两个太阳阴影轨迹中计算获得。本文的第一个理论贡献是从视频图像中恢复地平线和仅通过四组阴影观测点来进行相机校准。另一个创新点是通过Analemmatic日晷原理的设计来得到阴影轨迹的二次曲线,并通过此曲线来估计相机的地理位置。本文提出的方法较之以往的存在方法,在相机校准过程中不需要投影物体的可见性。本文的研究方法已经通过计算机仿真实验和真实视频的验证。这些仿真实验包括噪音干扰、阴影观测点的数量、投影物体所在的不同纬度位置以及相机的朝向角度。最后本文论证了所提出的方法在基于图像测量中的应用。