基于组合式全景相机的近景摄影测量方法

将多台普通数码相机通过机械连接件固定成组合全景相机。在全景控制场内对其进行检校,获得像片之间姿态与投影中心位置的传递值。实际测量时要求至少有3个以上控制点,解算出其中一张像片的位置与姿态,根据相机间的几何关系参数,传递得到每张影像的外方位元素,根据多摄站上拍摄的影像进行前方交会获取物方点坐标。实验结果表明,相机姿态与位置传递参数稳定,用少量控制点解算的组合全景相机各像片的外方位元素稳定,用于多摄站像片的空间前方交会得到的物方点坐标精度较好。本文方法可以解决相机受视野限制、控制点稀少的难题,在实际应用中,控制点的布设更为灵活,为困难场景的近景摄影测量提供了有效的解决方案。     

一种相机标定参数的柱面全景影像拼接方法

针对全景影像拼接方法存在批量快速拼接困难、匹配精度低、匹配成功率不高等问题,该文提出一种多拼柱面全景相机影像的严密拼接方法。首先对全景相机进行标定,获取每台相机的内参数和单相机之间的相对外方位元素;再根据摄影距离以及摄影中心、像点与物点三点共线的原则,求出每张影像中像点对应的物方点的坐标;最后根据虚拟摄影中心、物点和虚拟像点三点共线的原则,得出像点在柱面上对应的虚拟像点坐标,经过角度归算和影像间的融合处理,获取柱面全景影像。实验表明,多拼全景相机影像拼接方法达到了严密、快速的拼接效果,可方便实现全景影像和单相机影像之间的坐标变换,为后续全景影像的浏览、量测、真彩激光点云的生成和实景测量等应用提供了一种影像拼接方法。     

基于相对定向-空间前方交会的数码相机检校模型研究

相对于普通摄影拍摄,摄影测量所用的数码相机必须精确测定相机内方位元素和相机畸变参数。但传统的基于空间后方交会的检校方法需要进行大量的外业量测工作,效率低下。本文提出一种基于"相对定向--空间后方交会"的数码相机检校方法可以有效的优化物方点三维坐标解算模型,实现控制点空间三维坐标的快速获取,减少大量外业量测工作,实现数码相机的快速校验。     

多影像空三平差辅助下的车载全景相机严密标定方法

针对目前全景相机标定方法的研究现状,提出了一种多影像光束法空三平差辅助下的全景相机内参数严密标定方法。首先建立全景相机标定场,对组成全景相机的每台单相机的内参数进行标定;然后按照预先设计好的摄影参数,旋转摄影获取全景相机在标定场中多个不同摄影方向的影像,利用其中一个摄站的标定影像和物方控制点通过空间后方交会的方法解算单相机之间的初始相对方位元素,即粗标定;最后将所有摄站的标定影像构建区域网并进行光束法空三平差,获取精确的全景相机参数,即严密标定。试验表明,文中提出的全景相机标定方法可以提高标定结果的精度和可靠性,为全景影像的拼接、量测及真彩点云的生成等后续研究和应用奠定可靠的基础。     

RTK和普通相机自主绝对定向的碎部测图方法

针对近景摄影测量影像立体测图中需要物方控制点并对其分布要求高,以及GPS RTK碎部测图无法解决GPS信号不佳处的测量问题,提出一种将GPS RTK和普通相机相结合的联合碎部测图技术。利用GPS RTK与近景相机相对位置关系及GPS RTK三维坐标来计算相机摄站坐标,降低了测量过程中获取拍摄中心位置信息的难度;利用相邻像对中GPS RTK标靶中心像点坐标,对相邻像对进行绝对定向,有效避免了测量过程中对控制点的依赖性。实验结果表明:该技术碎步点测量精度优于10cm,可用于GPS信号遮挡区域的城市大比例碎部测图,并较传统的碎部测图具有更高的效率,具有广阔应用前景。     

一种基于智能手机成像的立体量测方法

在分析智能手机相机成像参数稳定性的基础上,介绍了一种手机成像的立体量测方法。根据大角度、大重叠度且无控制点的情况,使用相对定向的直接解法来确定手机像对的相对位置关系,通过空间前方交会解算出待定点的物方空间坐标,并利用光束法平差来优化立体量测结果;同时,利用室内检校场控制点的坐标真值,验证了手机的测量精度,表明了智能手机相机可以用于近景摄影测量工作。     

基于单目序列影像的火点实时监测方法

火点监测技术在生态环保、灾害防治等领域的应用愈加广泛。为实现实时、全方位监测,提出了一种基于单目序列影像的火点实时监测方法。利用旋转相机对监测区域进行全方位巡航摄影,选取多帧影像进行位姿解算;热红外成像检测到火点后进行同位影像侦测,以排除光照和天气的影响;对目标影像进行模板匹配获取像方坐标,利用摄影测量共线方程计算火点的物方坐标,并转换为经纬度。通过实验验证了监测方法的可行性。     

三目立体工业摄影测量系统外部参数的快速标定

针对我国锻件在位检测装置和测量方法落后的问题以及立体工业摄影测量现场控制场建立难的问题,开发出三目立体工业摄影测量系统,并提出系统外部参数标定方法,将控制场坐标系建立在相机上。试验证明,利用三目立体工业摄影测量系统解算物方点坐标的精度为0.201mm,验证标定精度的可靠性,满足在高温锻件测量现场建立简单、有效的高精度立体工业摄影测量控制场的应用需求。     

线阵全景相机检校模型研究

线阵全景相机通过线阵旋转来获取水平角可达360°场景的影像,将其应用于近景摄影测量可减少摄站数,避免影像拼接问题。分析了线阵全景相机检校的几何成像模型,推导了平差函数模型,并分别用模拟和实际全景控制场数据验证了该平差函数模型,结果表明该模型参数选择合理,正确描述了线阵全景相机的内部结构关系,是线阵全景相机的一种实用检校模型。     

车载全景影像核线匹配和空间前方交会

全景相机车载移动系统可以获取带有精确位置和姿态信息的序列全景影像,针对该影像数据,提出一种构建全景核线影像的方法,描述了在球面全景模型下构建全景影像之间核线几何约束的过程,并推导出具体的公式,然后在两张全景核线影像之间使用SIFT算法匹配同名点,最后根据摄影中心、像点、物点3点共线的原理,推导出全景影像的共线公式,利用前方交会的原理计算出物点的空间3维坐标。实验结果表明,本文方法可以降低全景影像匹配的难度,提高匹配点数量和精度,适用于实现基于全景影像的量测等功能。     

球形全景影像位姿估计的改进EPnP算法

球形全景成像可以克服透视成像视场角的局限,实现场景全覆盖的三维重建和量测。本文在普通影像位姿估计的EPnP(efficient perspective-n-point)算法上进行了改进和扩展,提出了一种稳健快速的球形全景影像位姿估计算法。首先,构建球形全景影像的投影模型,将EPnP算法的平面透视成像模型扩展到球面成像模型;然后,采用基于全景球心、像点、控制点共线条件方程的改进EPnP算法求解控制点的球形全景像空间坐标;最后,利用Horn绝对定位算法直接解算全景影像位姿。与球形全景影像位姿估计的后方交会算法的对比试验结果表明,本文提出的方法无须迭代求解,更为稳健快速,即使控制点数目较少也能达到高精度,基于非严格共中心拼接的全景相机,重投影误差可控制在3.00像素左右。     

三维相机检校场标志点图像坐标提取方法

相机检校是摄影测量重要的工作环节之一,相机检校方法和结果直接影响摄影测量后处理的效率和精度。文中针对相机标定工作中存在的标志点人工提取效率低等问题,提出一种三维相机检校场圆形标志点图像坐标提取的方法,通过对原始图像进行高斯滤波、Canny边缘检测、椭圆形轮廓提取和拟合等一系列处理后,最终得到标志点中心的图像坐标。通过与人工量测标志点图像坐标的方法进行对比分析,验证方法的可行性,实现数码相机的快速标定。     

车载移动测图系统外方位元素标定方法

全景相机因其360°大视场、旋转不变性等优点,逐渐被用于构建车载移动测图系统。标定是保证系统获取精确地理信息数据的重要前提。本文针对全景相机和定位定姿系统(POS)集成的车载移动测图系统,提出一种外方位元素标定的方法。首先,在实际场景中布设高精度已知控制点。其次,构建全景球面模型,将全景影像通过球面投影反变换投影到该球面上,从球面上选择控制点而不是直接从存在扭曲的全景影像上选择控制点并得到其球面坐标。在建立点的相关性之后,结合地理参考绝对定位方程和坐标变换,求得全景相机相对POS的平移与旋转参数。最后,采用本文提出的标定方法,分别选择北京航天城和天津滨海新区进行试验。试验表明,GPS信号良好时,点的绝对定位中误差可达平面10.3cm、高程16.5cm;GPS信号不好时,点的绝对定位中误差为平面35.4cm、高程54.8cm;在较短距离范围内(3km),距离量测相对误差最大为5cm左右,GPS信号对相对量测没有明显影响。     

数字近景摄影测量中人工标志点快速自动匹配

针对数字近景摄影测量中的人工标志点快速自动匹配问题,提出了一种基于双片空间前方交会的匹配算法。首先,通过计算投影线间的最短距离确定一组初始匹配点;然后通过双片空间前方交会计算相应物方点坐标;最后反求该物方点坐标在其他像片上的像点坐标,通过比较该像点与初始匹配点的坐标差确定同名像点。两组实验均证明,该算法计算速度快,具有高匹配率和低误匹配率。     

以重心坐标为基准的空间后方交会非迭代法

为解决基于迭代的空间后方交会算法在倾斜摄影中可能出现的不收敛现象,提出了一种以重心坐标为基准的非迭代解算方法。首先将控制点物方空间坐标描述成重心坐标,并基于其坐标参考无关性,采用总体最小二乘方法求出对应像方空间坐标,然后通过正交矩阵方法进行绝对定向并优化。试验结果表明,该方法几乎对任意影像姿态均能正确解算,并且精度达到甚至优于基于迭代的空间后方交会方法。     

非量测相机获取特殊目标影像的解析模型建立

利用近景摄影测量方法对物体进行摄影,其上应布设一定数量的控制点,但在某些情况下,一些目标上不宜布设控制点。本文给出一种解决方法,即在被测目标上不布设控制点,且用普通相机摄影,其解析处理不采用直接线性变换,而采用一种平行线相对控制与空间前方交会结合的处理方法,经实验验证,在解决某些特殊物体摄影处理时是一种非常实用的方法。     

稀少控制条件下无人机空三加密及在公路地形测图中的精度分析

针对无人机航空摄影测量地面控制点多的问题,介绍了一种无人机影像空中三角测量方法,基于动态精密单点定位,使用单台GNSS接收机获得高精度摄站点三维坐标,地面无需架设GNSS基站。通过平地、山地公路项目试验,分析了稀少控制条件下的控制点布设方法及空三加密精度,少量地面控制点即可满足1：2000比例尺地形图的精度要求,极大减少了内、外业工作量,简化了无人机航空摄影作业方式。