相机位姿求解的复用镜像约束法

针对参照物不在视场范围内的问题,提出一种复用镜像约束求解相机位姿的方法。具体步骤为：(1)依据相机位姿求解方法得到镜像相机位姿;(2)根据平面镜反射对称性构建单张图像镜像相机与相机位姿间线性约束关系;(3)复用镜像相机姿态,建立多张图像之间约束关系,在获得3张图像情况下,可得18个线性约束条件,提高相机位姿求解精度。试验结果表明：旋转矩阵和平移向量均误差分别为0.009°和1.866 mm,较对比方法,旋转矩阵均误差平均降低0.009°,平移向量均误差平均降低2.292 mm,且具有较强适应性。在真实试验中,平均重投影误差为0.492像素,优于对比方法,能够准确求解参照物不在视场范围内的相机位姿。     

无人机倾斜摄影测量近景影像绝对定向方法

复杂地形的距离与噪声的影响,会导致无人机倾斜摄影的定向精度较差,为此,设计一个无人机倾斜摄影测量近景影像绝对定向方法。建立一个比例相同的空间坐标系,规范方向矩阵,对近景影像进行灰度处理,在确定实际空间与平面模型间存在的属性关系后,获取复杂地形空间参数,以此优化定向过程,并建立投影模型,实现无人机倾斜摄影测量近景影像绝对定向。对不同距离下与不同噪声下的定向误差进行对比,实验结果表明,在不同距离与不同噪声下,无人机倾斜摄影测量近景影像绝对定向方法的定向误差均较小,满足实际应用需求。     

多像位姿估计的全景纹理映射算法

纹理映射技术作为获取具有丰富纹理信息的真彩色点云的有效手段，正以其独特的优势广泛地应用于众多行业领域。研究了一种利用三维激光扫描仪与外置数码相机联合标定解算多张影像位姿并获取全景真彩色点云的方法。其基本思想是利用摄像机与激光扫描仪固有的相对位置姿态，通过对首张影像进行标定得到其位置姿态后，利用摄像机空间旋转的几何特性，根据首张影像的位姿获取其余影像的位姿，继而完成多张影像的纹理映射，获取全景彩色点云。对比目前主流的全景影像纹理映射算法，该算法在精度与效率上均有一定提高。对多种点云数据进行纹理映射实验，结果表明，该方法能够快速准确地获取真三维全景彩色点云，为三维精细化建模提供了数据基础。     

变形监测点三维坐标获取系统

从摄像机获取的图像信息出发计算三维空间中物体的几何信息,标志点像片上的二维平面坐标的与其三维空间位置是一一对应的。相片立体量测系统的主要目标就是通过像点计算机图像坐标的量测与相机姿态参数来求解相应物方三维坐标,并对误差来源和精度进行分析,最后讨论了监测点变形值的确定方法。详细研究了相机姿态参数确定的方法、目标点的准确定位和像点坐标的求取,根据前方交会得出监测点的物方坐标。通过研究和分析,近景摄影测量在建筑物等小变形体上应用,基本上能达到精度规定要求。     

元谋干热河谷浅沟测量方法比较与精度评价

为探究不同测量方法获取浅沟数据的精度,本文以元谋干热河谷区浅沟为例,采用RTK、三维激光扫描、近景摄影测量等多种测量方法获取浅沟数据,建立DEM并提取浅沟形态参数,对比近景摄影测量以不同方式获取标记坐标后建立DEM的差异,同时以测针板实测浅沟横剖面为参照,对比分析不同测量方法获取浅沟横剖面的精度。结果表明：RTK获取密度较低的点数据,建立的DEM较粗糙,仅体现沟缘大致走向;近景摄影测量+RTK方法测得的DEM高程整体低于近景摄影测量+全站仪所得DEM高程;利用三维激光扫描仪和近景摄影测量+全站仪两种方法获取数据所提取的浅沟形态参数精度较高;对比浅沟横剖面,横剖面近景摄影测量+全站仪测量所得与实测横剖面重合度较高。因此,利用近景摄影测量+全站仪进行浅沟测量,在精度、效率等方面优势较大。     

点-线特征联合的全景图像位姿解算方法EI北大核心CSCD

目前,全景图像位置和姿态参数的解算多基于点特征,而场景中普遍存在的线特征尚未得到充分利用。本文提出一种点-线特征联合的全景图像位姿解算方法,不仅可用于点特征缺失场景中全景图像位姿参数的解算,而且在点特征充足的场景中可提高位姿解算的精度和稳健性。该方法中的线特征使用线上的任意两点表示,不要求全景图像和三维场景同名线上的选点具有对应关系,因而易于选取,具有极大的实用性。首先,使用直接线性变换构建点-线特征联合的全景图像位姿解算模型,并针对水平线和垂直线获取简化后的模型;然后,利用仿真道路场景,从特征点和线的不同组合方式及大姿态角两方面分析该模型的适用性,并通过人工引入不同类型及量级的点-线误差分析该模型的容差性;最后,将本文方法应用于全景图像与激光点云的融合,从理论和实践两方面证明点-线特征联合的位姿解算方法在精度、稳健性和容差性方面优于单纯的点特征解算方法。     

近景摄影测量在矿区开采沉陷监测中的应用

近景摄影测量可以快速、自动地获取监测对象的点云数据,具有自动化程度高、劳动强度小等特点。本文在阐述Lensphoto多基线数字近景摄影测量系统的原理和监测流程基础上,采用该系统对矿区开采沉陷区进行变形监测,获取了沉陷区不同阶段的地表移动变形值。监测结果表明:近景摄影测量方法应用在矿区开采沉陷监测中是可行的,相对于全站仪测量,具有获取沉降数据丰富、生产效率高等特点。     

三维目标位姿跟踪与模型修正

本文是机器视觉参量下的三维数字摄影测量智能构像基础工作之一：成像系统位置姿态自动跟踪与精密修正,属于摄影测量与机器视觉、数字图像处理等学科交叉的摄像测量领域。针对基于目标3D模型的位姿跟踪问题开展研究,对相关研究的现状进行梳理,并提出系列位姿跟踪与模型修正方法。在完全已知目标3D精确模型的情况下,对于包含丰富直线特征的特殊目标,提出基于直线模型的目标位姿跟踪方法,实现了目标位姿参数的精确跟踪;为处理更为一般目标,利用目标的3D边缘模型,提出法向距离迭代加权最小二乘位姿估计方法及距离图迭代最小二乘位姿跟踪方法。当目标3D直线模型参数不准确时,结合光束法平差思想,提出一种针对序列图像的基于3D直线模型同时位姿跟踪与模型修正方法,联合优化求解目标位姿参数及3D直线模型参数,在模拟空间卫星目标位姿测量的仿真试验中,模型直线朝向、位置误差及目标位姿平均角度、平均位置误差分别为0.3°、3.5 mm及0.12°、20.1 mm。针对包含丰富直线特征的目标,在其3D直线模型完全未知的情况下,提出基于序列图像直线对应的目标结构重建与位姿跟踪方法,利用序列图像信息,在SFM框架下同时优化求解目标直线模型参数及位姿参数,仿真试验条件下,重建模型直线朝向、位置误差及位姿参数平均角度、平均位置误差分别约为0.4°、7.5 mm及0.16°、23.5 mm。     

本质矩阵优化分解的相对位姿估计

针对从影像恢复摄像机相对位姿的问题,提出了一种基于李群表示的本质矩阵快速分解的位姿估计算法。通过加权最小二乘方法优化了本质矩阵;利用本质矩阵和平移向量的关系求出了平移向量;由本质矩阵和位姿参数的等式关系建立目标函数,基于姿态的李群表示推导了旋转矩阵迭代估计过程;优化了唯一解确定的约束条件,避免了特征点的三维重建。仿真实验和真实图像实验表明提出的算法精度和鲁棒性均优于传统算法,算法效率得到明显提高。提出的算法避免了矩阵奇异值分解运算和大量的矩阵计算,而且只需对两组解进行唯一解确定,能够实现相对位姿的快速高精度估计。     

图像全站仪图像测量模型及其简化计算

虽然商用图像全站仪历史并不长,但以其同轴摄像机较小的视场和望远镜放大率的优点,具有优异的角分辨率和目标图像分辨率,使其普遍应用于精确测量.图像全站仪图像测量用于测量角度,而不是三维坐标.采用球面投影的方式推导像点坐标与全站仪角度之间的严密计算公式,对目前现有的简化公式以及使用简化公式带来的角度误差进行分析.经过分析表明,简化公式计算量小,但带来的角度误差与视准轴方向竖直角以及目标像点到像主点的距离有关;在实际测量中为了减少简化公式带来的测角误差,在减小视准轴方向竖直角的同时,使目标点尽可能位于视场中央;对于精密测量,需采用严密公式.     

硐室摄影地质编录原理及其精度

阐述了摄影地质编录原理及其系统工作流程，并研究了硐室的摄影地质编录的精度，研究表明，硐室数字影像展示图足以满足作为编录底图的精度要求，摄影测量能够达到测定地质状要素的精度要求。     

An automatic procedure for co-registration of terrestrial laser scanners and digital cameras

Driven by progress in sensor technology, algorithms and data processing capabilities, close range photogrammetry has found a wide range of new application fields over the past two decades. Particularly, the emergence of terrestrial laser scanner has contributed to the close range photogrammetry “popularization” through many promising new applications. Nevertheless, a central issue in many of these developments is the integration of sensor technology with reliable data processing schemes to generate highly automated photogrammetric measurements systems.This paper presents a flexible approach for the automatic co-registration of terrestrial laser scanners (TLS) and amateur digital cameras (DC) to be used effectively in practice. Particularly, the developed approach deals with two different images: a camera image acquired with a DC and a range image obtained with a TLS. To this end, an open-source tool “USAlign” has been developed for testing the different experiments.     

雷达影像几何构像距离-共面方程

几何构像方程是遥感影像摄影测量最基本最重要的公式,简洁性和严密性是其能得到广泛应用的必要条件。本文分析了姿态对侧视雷达影像成像的影响,以传感器位置和姿态(外方位元素)作为定向参数,根据侧视雷达成像的距离和波束中心共面(Range-Coplanarity,R-Cp)条件构建了一种简洁严密的几何构像方程。该方程考虑了姿态参数对雷达影像严密定位的影响,反映了侧视雷达遥感影像的成像几何原理,避开了复杂的成像参数,实现了雷达影像与光学影像严密构像模型定向参数的统一。定位试验精度优于LeberlF模型和KonecnyG模型。该方程的特点表明其在侧视雷达遥感影像的摄影测量领域中有着一定的应用潜力。     

基于轮廓约束的摄影测量法元青花瓶数字三维重建

利用数字摄影测量技术对一件馆藏元青花瓷瓶进行数字三维重建。利用物体在影像上的成像轮廓,结合物体的制造工艺,采用类似断面扫描的积分方法,利用在多张影像上精确提取的轮廓位置作为约束,用最小二乘迭代来求解物体上一系列横断面的三维尺寸。选取每幅影像的最佳区域进行纹理重组织,并自动消除影像之间的接边差异。重建结果表明,该方法几何精度高,纹理真实,自动化程度较高。     

基于序列影像的飞机姿态跟踪测量方法研究

探讨了一种基于序列影像的飞机姿态获取方法。基于这些影像和运动轨迹 ,从摄影测量和投影几何的角度出发 ,深入探讨了利用序列影像对空中飞行的目标进行姿态跟踪测量的方法 ,并提出了利用广义点反馈迭代的最小二乘方法 (parapointfeedbackiteration ,PFI)和模拟影像与真实影像匹配的目标姿态跟踪求解方案。     

露采矿山近景影像光束法三维建模及动态监测系统

为满足采矿工程数字化监测和信息化管理的需求,研究一种应用近景摄影测量手段动态监测露采矿山储量变化的方法,并设计开发储量动态检测软件系统。利用标定过的普通数码相机采集矿山近景影像,采用光束法处理影像;针对普通数码影像的特点,研究一种基于SURF特征点提取和短核线搜索的一维匹配方法;通过多期影像建立的三维模型分析,实现对矿山的动态监测。工程实例证明该建模方法快速有效,软件系统极大地提高露采矿山的作业效率和精确度。     

关于轻型无人机航摄影像的质量探讨

无人机航摄系统作为传统航空摄影测量手段的有力补充,在小区域大比例尺地形测绘领域发挥了积极有效的作用。本文主要从像片重叠度和像片旋偏角两个方面对轻型无人机航摄获取的影像进行检查和分析,探讨无人机影像质量检查的内容、存在的问题和改进方式。     

Kaiser filter for antialiasing in digital photogrammetry

Image aliasing is a problem appearing as artefacts in digitally resampled images, which degrades the quality of the image. In digital rectification and texture mapping, pixels from an input image are transformed to pixels of an output image. The discrete nature of a digital image causes aliasing in the transformed image. In this paper the source of aliasing and the theory of antialiasing are described. The necessity of a precise filter design in antialiasing is discussed and a filter based on a Kaiser adjustable window is designed. Different practical antialiasing methods are described as well as interpolation methods, which are conventional in photogrammetry. Selected antialiasing methods are implemented and applied to a close range image. An objective analysis is carried out by applying inverse transformations to rectified images and deriving some measures to estimate the information loss for each method by comparing original and reconstructed images. Results indicate that interpolation methods are not capable of removing or reducing aliasing in highly decimating transformations. The output images of interpolation methods therefore suffer from edge corruption and interfusion of small features. Applying a Kaiser filter with a precise antialiasing method results in the least information loss and considerably reduces aliasing at the expense of higher computation load.     

Solutions for Exterior Orientation in Photogrammetry: A Review

The determination of the attitude, the position and the intrinsic geometric characteristics of the camera is recognised as the fundamental photogrammetric problem. It can be summarised as the determination of camera interior and exterior orientation parameters, as well as the determination of 3D coordinates of object points. The term "exterior orientation"of an image refers to its position and orientation related to an exterior (object space) coordinate system. Several methods can be applied to determine the parameters of the orientation of one, two or more photos. The orientation can be processed in steps (as relative and absolute orientation) but simultaneous methods (such as bundle adjustments) are now available in many software packages. Several methods have also been developed for the orientation of single images. They are based in general on geometric and topological characteristics of imaged objects.
This paper presents a survey of classical and modern methods for the determination of the exterior parameters in photogrammetry, some of which are available as software packages (with practical examples) on the Internet. The methods presented are classified in three principal groups. In the first, a selection of approximate methods for applications that do not require great accuracy is presented. Such methods are also used to calculate values required for iterative processes. In the second group, standard point–based methods derived from collinearity, coplanarity or coangularity conditions are briefly reviewed, followed by line–based approaches. The third group represents orientation methods based on constraints and on concepts of projective geometry, which are becoming of increasing interest for photogrammetrists. In the last section, the paper gives a summary of existing strategies for automatic exterior orientation in aerial photogrammetry.