非垂直摄影条件下相对方位元素解算方法研究

改进了传统近似垂直摄影条件下的立体像对相对定向算法,提出了一种基于倾斜摄影条件下的解算立体像对相对方位元素的新算法,并将其应用于不同视角倾斜影像组成的立体像对的相对定向。以单独像对相对定向系统为基础,重新推导了小倾斜情况下的共面条件方程形式,进一步分析了大倾斜情况下的解算工作,给出了重新确定相对方位元素初值和对倾斜像片像点坐标进行旋转变换这两种方案。为了验证本文方法的正确性,用Z/I DMC面阵数字相机拍摄的嵩山地区检校场的航空影像进行测试。实验结果表明:本文提出的方法能够解决倾斜摄影条件下非下视影像或旋角过大影像的相对定向问题,解算结果满足了相对方位元素精度要求。     

基于多种同名特征的相对定向方法研究

为了解决低空摄影测量、建筑摄影测量等领域中缺乏明显特征点给相对定向带来的难题,基于广义点摄影测量原理,提出利用多种同名影像特征进行相对定向的方法.详细论述基于同名直线和圆曲线进行独立法相对定向和连续法相对定向的数学模型.大量实际数据的试验结果表明,该方法切实可行,能够获得稳定的相对定向结果.     

大角度立体像对相对定向的混合共轭梯度算法

无初值依赖的快速收敛是大角度相对定向解算的关键所在。为此,本文提出一种混合共轭梯度算法,具体过程是:①采用随机爬山算法对给定的相对定向元素初值进行随机扰动,产生保证优化方向的初值;②局部优化中以超线性收敛的共轭梯度法取代相对定向中的最速下降法,以提高其收敛速度;③全局收敛条件为计算误差小于规定的限差。对比试验表明,混合共轭梯度算法无初值依赖性,具有较高的解算精度和较少的迭代次数。     

基于相交直线的相对定向方法

提出了一种基于相交直线的相对定向方法,提取同名相交直线特征,根据相交条件方程获得相对定向元素。该方法完全不需要同名点数据,能够解决因同名点不足而无法准确定向的问题。通过航空影像、近景影像和倾斜影像的实验表明,该方法能够获得稳定的相对定向结果。采用本文提出的算法与传统的相对定向方法进行联合平差,能够进一步提高相对定向结果的精度和稳定性。     

一种航空摄影测量自动加密方法

提出了一种航空摄影测量自动加密方法。首先由相对定向建立立体模型,并自动提取模型连接点;然后通过循环搜索,自动连接测区内的全部模型,进而得到全部影像在统一坐标系下的外方位元素,这也是本方案的创新之处,以此为基础,利用光束法平差优化各相机的位姿参数;最后,由不少于3个地面控制点进行绝对定向,从而得到各相机的绝对位姿参数,由空间前方交会即可解算加密点的大地坐标。试验结果表明,当将定向点均匀分布于测区时,检查点的平面和高程误差满足我国现行航空摄影测量规范对航测生产的精度要求;若将定向点分布于测区一侧,检查点的精度也达到了一定水平,表明可以根据分布于一侧的少量控制点来测绘全测区地形。     

GPS定向中大地方位角解算问题研究

详细讨论GPS定向中大地方位角计算的三种算法,给出算法的数学模型,推导不同算法的误差公式,并利用实测数据对不同算法进行分析比较,得出利用坐标旋转算法和利用子午面与法截面的关系的算法解算方位角精度较高,且精度相同的结论,同时还给出提高定向精度应注意解决的一些问题。     

单位四元数在航空摄影测量解算中的应用与实践

研究了单位四元数方法在航摄空中三角测量各个步骤中的应用,并对其算法稳定性和适用性作了评价。首先叙述了基于单位四元数构造旋转矩阵的方法,及基于单位四元数的相对定向模型的建立和解求方法;构建了基于单位四元数的光束法区域网平差模型。然后利用大量实际航空影像数据进行了相对定向和光束法区域网平差试验,并同传统的基于欧拉角构建旋转矩阵的方案进行了比较。试验结果表明,在相对定向试验中,若采取P-H算法,只需要最少控制点就能保证所有试验数据均可得到正确的解。而在光束法平差中,基于单位四元数的方法比传统方法的稳定性差,对摄影比例尺和控制点的数量较为敏感,导致部分试验数据无法正确收敛。     

一种直线特征的近景影像绝对定向算法

针对近景影像存在遮挡、重复纹理,导致通视情况较差以及缺乏同名特征点的问题,该文在传统点摄影测量的基础上结合计算机视觉理论,提出了一种基于直线特征的近景影像绝对定向算法。对于近景影像直线特征易于识别且大量存在的优势,建立了空间直线关系,推导了直线特征约束的误差方程,实现了基于直线特征的绝对定向元素和影像位姿解算。通过虚拟和真实数据实验,验证了本文方法对近景影像绝对定向元素解算的可行性,降低了对控制点及同名点的要求,并通过点线联合平差进一步提高定向结果的精度和稳定性。     

相对定向中的临界配置分析

相对定向的解算需要利用足够数量的同名像点。针对同名像点对应的空间点分布处于临界配置时相对定向不能获得唯一解的问题,该文对摄影测量和计算机视觉领域内常用的相对定向算法进行了研究。分析了它们的联系和区别,利用物方形式的共面条件方程推导了临界配置中危险表面的通用方程,分析了直线和平面配置下相对定向的退化情况,并利用奇异值分解推导了不同相对定向算法的临界配置条件。     

多元总体最小二乘在三维坐标转换中的应用

为解决总体最小二乘(TLS)解算三维坐标转换时旋转矩阵线性化导致解算精度降低的问题,提出了能够直接求解旋转矩阵的多元总体最小二乘(MTLS)模型。为了验证多元总体最小二乘坐标转换解算效果,设置了各种坐标转换实验,并与总体最小二乘法进行比较。分析了旋转角度和尺度因子对解算精度的影响,并根据实验结果得出了以下结论:在大角度及独立等权观测条件下,多元总体最小二乘坐标转换解算精度优于总体最小二乘,且算法简单无需迭代,能够实现任意尺度的坐标转换。     

附约束条件的立体相机标定方法

在计算机视觉和摄影测量领域,经常应用立体相机对场景进行高精度的三维重建,其中立体相机的内参数和相机间的固定相对关系的高精度标定是关键的环节。本文推导了立体相机系统的两个相机间之间固定相对关系的六个独立约束条件,并利用这些约束关系按照附有限制条件的间接平差模型进行自检校光束法整体平差解算,从而实现立体相机的标定。最后的模拟数据和实际数据试验说明固定相对关系约束条件的引入,能够有效增加平差系统的多余观测数,提高标定的精度和稳健性。此方法能够方便地推广到多个相机组成的多相机立体量测系统的标定中。     

基于单位四元数的单独像对相对定向

目前对单位四元数描述空间旋转的应用,基本上是将其转换成旋转矩阵的形式,而忽略了单位四元数描述空间向量旋转具有描述几何关系的直观性以及运算简洁的优势。基于此提出一种基于单位四元数的单独像对相对定向法,方法首先采用向量描述同名光线,然后利用单位四元数描述立体像对中左右影像同名光线的变换关系,建立单位四元数共面条件方程模型,再按照带有约束条件的间接平差原理进行最小二乘平差,确定相对定向元素。针对RC30航空影像和低空无人机影像采用单位四元数法分别进行单独像对相对定向实验,结果表明单位四元数相对定向方法计算精度较高,为解决摄影测量中坐标变换问题提供更多选择。     

近景摄影测量中大角度问题的探讨

应用摄影测量中的解析算法,研究倾斜摄影和交向摄影中大角度摄影情况下的解算方法对经典解析算法的影响,推导大角度摄影情况下从相对定向至绝对定向这一解析过程的算法,通过算例证明在大倾角摄影条件下利用该算法能够准确计算出地面点坐标以及反算出像片的外方位元素,从而验证本算法在大倾角近景摄影测量中的适用性。     

数字立体像对的自动相对定向

进入90年代,数字摄影测量得到了飞速发展,相继有许多数字摄影测量系统出现。本文对数字摄影测量系统的基础之一——数字相对定向作了理论和实验研究,提出了一种基于特征点组的金字塔结构的自动相对定向方法,即用Fstner算子选择定向点,用金字塔结构影像数据相关定向点,最后用最小二乘相关获取的点位进行相对定向计算。实验证明,该方法是可行的,取得了满意的结果。     

基于相对方位元素的核线影像生成方法

提出一种对已知相对方位元素的立体影像实施灰度重采样生成核线影像对的方法,对连续像对相对方位元素和独立像对方位元素建立核线影像的理论公式进行了推导,建立了核线影像和原始影像的坐标变换关系;为了提高核线影像建立的效率,在进行核线重采样时,提出分块读写影像的方法。实验表明,建立的核线影像上下视差在亚像素水平,核线影像坐标反算后与原始影像的坐标平均差只有0.000 3个像素,完全可以满足摄影测量立体观测的要求。     

基于广义点的定向方法

传统摄影测量是基于测点的前方交会和后方交会,所以共线方程(即物点、像点与摄影中心位于一条直线上)是整个摄影测量的核心。相对定向和绝对定向则基于同名像点共面的思想,而在工业计量测量和飞机姿态测量等领域,大量存在的是一些直线或者曲线,并不存在明确意义的点。因此,提出了基于广义点的相对定向和绝对定向的方法,解决了传统相对定向和绝对定向不能解决的问题,理论上证明该方法是可行的。     

基于多像对的近景摄影测量相机对标定

本文利用共线方程进行线性变换与非线性变换的方法实现非量测型相机标定,分三步求解相机内方位元素、透镜畸变参数、外方位元素,再利用解析相对定向方法进行固定相机对的相对模型参数的标定。利用多像对相对定向得到与绝对模型大小一致的立体模型,在求解地物尺寸大小这类不需要坐标数据的应用上非常有效。     

全局一致性优化的无人机大倾角影像相对定向

针对无人机拍摄的大数据量大倾角影像三维重建,为获取影像的相对位姿,解决影像相对定向迭代不收敛、鲁棒性低等问题,提出了一种基于全局一致性优化的无人机相对定向方法。通过对增量式相对定向算法全局一次性平差优化改进,得到影像的高精度位姿信息。实验表明,该方法进行相对定向的效率与精度得到明显提高,并具有较好的鲁棒性。     

利用HGA和单位四元数的相对定向解法

利用将经典遗传算法和最速下降法相结合的混合遗传算法进行相对定向,并用强收敛性的单位四元数表示旋转矩阵,可有效避免经典遗传算法容易早熟的弱点,并在无需初值的情况下经较少的遗传代数快速收敛。     

浅析解析测图仪相对定向的不定性

通过长期的生产实践提出了相对定向不定性的问题,从相对定向的数学关系着手,列出解求相对定向元素的方程组,分析了产生相对定向不定性的原因,提出了相对定向的结果必须是模拟显示结果与数字显示结果的统一.