基于Adaboost算法和人脸特征三角形的姿态参数估计

提出了一种基于Adaboost算法和人脸特征三角形的姿态参数估计方法。首先利用Adaboost算法训练人脸器官检测器,然后根据人脸器官的几何特征定位人脸特征点,利用获得的人脸特征点构建人脸特征三角形。当人脸发生姿态变化时,利用特征三角形的位置变化进行姿态参数的初步估计。     

基于特征的模糊神经网络遥感图像目标分类识别

特征是图像处理中用于辨识目标的最基本属性.提出了利用模糊神经网络方法,针对舰船的几何特征、矩特征和纹理特征进行舰船目标识别处理.首先简单地描述了几何特征、矩特征尤其是Hu矩特征、一阶纹理特征和二阶纹理特征.然后分别对仿真数据、卫星观测数据中的舰船目标,以及自动检测处理获取的舰船目标的几何特征、Hu机特征和纹理特征进行了提取和分析.模糊神经网络方法可以综合模糊集理论和神经网络方法的优势,有效地实现基于特征的图像目标分类识别处理.文章首先描述了一种主从神经元结构的模糊神经网络分类识别方法,然后利用该方法对大型舰船进行分类识别,包括基于单类舰船特征的分类识别和基于多源(时相)数据融合的分类识别.实验结果表明,基于大型舰船的几何特征、矩特征和纹理特征,利用模糊神经网络方法可以实现对大型舰船目标的有效分类识别.通过多源数据融合处理,可以改善分类识别效果.     

舰船目标运动状态光学卫星视频监测与估计

光学卫星视频能够进行动目标连续监视，已成为当前研究热点。但目前多数研究仅针对基于视频像方的目标检测、跟踪及轨迹提取等方面，没有充分利用卫星载荷成像几何模型进行物方运动状态定量估计和精度验证。因此，本文提出一种基于光学卫星视频的舰船目标运动状态定量估计方法，首先对卫星视频首帧进行精确定向；然后通过帧间稳像方法得到背景稳定的视频帧序列，在此基础上，针对正框目标跟踪方法定位精度低的问题，提出一种顾及旋转和尺度变化的舰船稳健跟踪方法进行目标跟踪；最后进行物方映射并估计目标运动轨迹、速度和方向。利用吉林一号光学视频卫星开展星海同步观测试验。实测结果表明，稀疏控制条件下的舰船目标几何定位精度为1.60 m,速度估计精度为0.18 m/s,方向估计精度为4.05°,相比同类方法具有显著提升，证明了本文方法的有效性和可行性。     

一种顾及卫星几何分布的GPS/北斗组合定位定权方法

在GPS/北斗组合单点定位中,观测值定权通常采用两种方法:一种是先验定权,即利用两卫星系统观测值的先验方差来定权;另一种是验后定权,如Helmert方差分量估计。先验定权方法简单,但不精确;验后定权方法严密,但需要足够多的多余观测。由于位置精度因子(PDOP)能很好地反映卫星的几何分布状况,文中提出一种考虑PDOP信息的观测值定权方法,即在先验定权的基础上,进一步考虑了观测卫星空间几何分布情况。利用开阔环境和遮挡环境下的静态观测数据和动态观测数据进行分析。结果表明:在开阔环境下,考虑PDOP信息定权方法的定位精度和验后定权方法相差不大,并且二者均优于先验定权方法;在遮挡环境下,考虑PDOP信息定权方法的定位精度优于先验定权和验后定权方法。     

局部特征匹配的卫星影像几何偏差估计可行性分析

几何定位偏差是评估卫星影像质量的重要参数之一。本文利用特征匹配方法进行卫星影像几何偏差估计,并对该方法的可行性进行分析。首先,选取包含典型地物的局部卫星影像构建路标基准影像库;其次,采用局部点特征描述子对卫星影像与路标基准影像库进行亚像素提取与匹配,确定同名像点,然后为提升同名像点匹配精度,提出了顾及空间关系与几何一致性约束的匹配策略,继而,对卫星影像与路标基准影像库的匹配像点进行内插计算,获取同名像点的地理空间坐标;最后,通过差值计算得到卫星影像相对路标基准影像的偏移参数,完成几何偏差估计和可行性分析。本文以我国风云卫星为例,选取包含海岸线、湖泊、山脉、河流及岛屿的局部卫星影像集构建路标基准影像库,并选用SIFT、SURF、ORB 3个局部特征进行测试分析。测试结果表明,基于局部特征匹配策略对卫星影像几何偏差估计的系统误差小于0.1像素,定量地证明了局部特征匹配方法对卫星影像几何偏差估计的可行性。     

FY-2卫星S-VISSR数据几何纠正研究

提出了一种简单高效的FY-2卫星S-VISSR数据的几何纠正方法。该方法以FY-2标称投影图像（NOM）经纬度对照表作为参考图像,FY-2卫星S-VISSR数据作为输入图像,首先利用S-VISSR数据提供的简化格网数据在两幅图像间获取同名点,然后根据同名点寻找两幅图像间的几何变换模型,最后对S-VISSR数据进行几何纠正。实验表明,利用该方法能够快速地完成对FY-2E和FY-2D卫星S-VISSR数据的几何纠正,其精度达到了1个像素左右。     

单视影像下的人脸快速三维重建

提出了一种单视影像下的人脸快速三维重建方案,能够对非可控条件下获取的单幅人脸图像进行有效、快速的三维重建。在三维人脸重建阶段,提出了一种特征动态选择策略,针对待重建人脸图像动态选择合适的2D-3D特征变换子空间,在保证执行效率的同时能显著提高三维人脸模型的重建精度。实验证明,本方法不仅简洁高效,而且对人脸姿态和光照变化具较好的鲁棒性,在WHU-3DFaceData数据库上取得了理想的重建效果。     

吉林一号光谱卫星对月观测图像定位方法

明确遥感图像中像元位置是数据应用的基本前提,结合地球轨道卫星获得的高分辨率月球视图,有望通过月表特定区域的辐亮度直接标定卫星仪器。本文针对吉林一号光谱02星(JL1GP02)对月观测图像提出了一种不严格依赖仪器参数的月球图像坐标计算方法,通过观测时刻的卫星视角天平动,以及月球和仪器扫描的方位关系,计算了二维图像像元的月面坐标,并通过创建模拟图像评估了几何定位质量。结果表明,不同分辨率月球观测图像的几何偏差通常在1.3个像元之内,约两年的时序结果非常一致且总体服从正态分布也表明定位结果的可靠性。本文方法可以避免复杂的坐标转换,并可在仪器内方位参数未知的情况下实现月球图像像元级几何定位。     

一种利用GPS进行姿态估计的新算法

提出了一种基于向量化姿态矩阵的姿态解算方法,该方法顾及了观测量之间的相关性及姿态矩阵的正交性。首先将姿态矩阵作为未知参数的估计问题进行向量化,采用经典最小二乘得到无正交约束的姿态解,然后使用几何规则对姿态矩阵进行正交化。该方法不需要初值,不受天线个数及布局限制,在理论上具有广泛的适用性及更好的严密性。仿真结果表明,新的姿态解算方法可以提高GPS姿态解算精度。     

利用轨道参数修正的无控制点星载SAR图像几何校正方法

使用距离多普勒模型进行SAR图像几何校正时,卫星轨道误差、系统成像参数误差和DEM高程的误差会影响几何校正精度。本文提出了一种基于轨道参数修正的星载SAR图像几何校正方法。首先利用多项式对卫星轨道进行参数化,然后使用模拟SAR图像与真实SAR图像进行匹配得到控制点来修正轨道参数,最后利用修正后的参数进行几何精校正,从而提高几何校正精度。该方法无需地面控制点,适用于不易于人工测量获取地面控制点地区的SAR图像几何校正,与基于模拟SAR图像匹配并使用多项式改正的几何校正方法相比,本文方法具有更高的精度。使用Radarsat-2图像进行试验,并使用地面实测GPS控制点验证了本方法的有效性。     

UAV navigation system using line-based sensor pose estimation

Abstract

This work presents a mapping and tracking system based on images to enable a small Unmanned Aerial Vehicle (UAV) to accurately navigate in indoor and GPS-denied outdoor environments. A method is proposed to estimate the UAV’s pose (i.e., the 3D position and orientation of the camera sensor) in real-time using only the on-board RGB camera as the UAV travels through a known 3D environment (i.e., a 3D CAD model). Linear features are extracted and automatically matched between images collected by the UAV’s onboard RGB camera and the 3D object model. The matched lines from the 3D model serve as ground control to estimate the camera pose in real-time via line-based space resection. The results demonstrate that the proposed model-based pose estimation algorithm provides sub-meter positioning accuracies in both indoor and outdoor environments. It is also that shown the proposed method can provide sparse updates to correct the drift from complementary simultaneous localization and mapping (SLAM)-derived pose estimates.     

城市环境下基于C/S架构的影像空间定位

针对城市环境下影像空间定位精度低等问题,提出了一种在C/S架构下基于影像的移动平台空间自定位方法。首先对预采集的城市建筑物序列影像,利用最近邻距离比率(nearest neighbor distance ratio,NNDR)算法和归一化互相关匹配(normalized cross correlation,NCC)算法得到SIFT粗匹配,通过随机抽样一致(random sample consensus,RANSAC)算法对粗匹配点进行优化,通过精确解算基本矩阵 F 和投影矩阵 P ,建立建筑物三维点云模型,进而获得由影像特征点、像点坐标以及物方点坐标组成的物方特征库。其次以用户通过手机拍摄的影像作为定位影像,进行特征提取并与物方特征库影像匹配,获取对应物方点坐标。最后通过精确计算定位影像外方位元素,并在手机客户端中显示所拍照瞬间手机的空间位置,实现移动平台空间自定位。实验结果表明,该方法能够达到厘米级定位精度,可作为其他空间定位方法的有效补充。     

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。     

一种基于深度相机的机器人室内导航点云地图生成方法

点云地图是智能机器人自主导航的基础。文中提出一种基于深度相机的机器人室内导航点云地图生成方法,通过对图像特征的快速提取与匹配,实时估计相机位姿;综合考虑彩色图像的投影误差与深度图像的反投影误差,应用图优化算法对关键帧位姿与地图点进行联合优化;通过环路检测与地图优化降低估计误差累积的影响;利用估计得到的相机位姿将关键帧对应的图像点云进行拼接融合,形成表示三维空间场景结构的稠密点云地图。通过实验验证方法的有效性、精确性与实时性。     

直线特征约束的资源3号卫星影像自检校平差

针对控制点获取较困难地区卫星影像定位精度不高的情况,对直线特征作为控制信息提升卫星影像定位精度进行了研究。以"像方直线上任意一点必然位于物方直线和投影中心所构成的平面"作为几何约束条件,通过对直线的参数化表示,建立了基于直线特征的共面模型;在该模型基础上,针对航天传感器的成像特点,分析建立了8标定参数的内方位元素模型和简化的外方位元素模型,最终构建了直线特征约束的卫星影像自检校平差模型。利用资源3号(ZY-3)卫星获取的华盛顿地区数据对构建的平差模型进行实验验证。结果表明,该模型能够解决缺乏地面控制点地区影像定位精度差的问题,可达到与常规自检校平差相同量级的精度。     

基于ICP方法缺乏纹理物体三维曲面模型的匹配

对缺乏纹理物体建立三维模型,关键的难度在于缺乏特征点和点的坐标获得。本文采用ICP算法来对物体进行匹配,当特征点不足时,ICP算法是一个很适用的匹配方法,只需要对物体的给定点寻找最近点。为了计算目标点的坐标,利用投影器投射清晰稳定的纹理到缺乏纹理物体的表面,然后CCD相机对物体进行拍摄。通过线检测和空间前方交会解算出物体部分模型表面的空间点;并使用无需控制点的ICP方法对相互重叠的部分模型进行匹配,从而完成物体的三维重建。实验证明ICP方法对缺乏纹理物体的三维曲面匹配有效。     

文物对象近景序列影像位姿高精度估计方法

针对文物对象影像三维纹理重建中影像位姿估计的问题,本文提出了三维数据驱动及平差的位姿高精度估计方法。首先通过影像特征提取、匹配、误匹配点剔除得到准确的同名特征;然后建立首对影像高精度位姿相对关系,并以其像对三维点数据为驱动,结合二三维索引确定后续影像的相对位姿;最后以光束法平差与LM算法确定高精度的影像位姿参数。试验表明,本文方法在确定位姿速度和位姿精度上都体现了一定的优越性,为影像后续的密集点云生成奠定了基础。     

基于激光反射率的点云与图像自动融合

提出一个基于激光反射率的点云图像自动融合算法,数字图像与点云反射率图像特征点匹配,得到数字图像特征点像点坐标和相应物点物方空间坐标对,采用直接线性变换算法(DLT)建立点云数据反投影至二维图像点的投影模型,实现点云图像自动融合,得到目标表面的全面信息,包括物体表面三维坐标和纹理信息。自动地实现点云图像融合,无需人工参与,提高效率和准确率,同时结合实验验证该算法的可行性。     

面向特定目标地物提取的改进最佳波段组合方法研究

提出了一种利用一类支持向量机（OC-SVM）进行特定目标地物提取的改进最佳波段组合方法（MOIF）。以Landsat8卫星影像作为数据源,对江苏省沿海滩涂光伏电站进行了提取试验,并利用人工解译的结果进行了精度评定。结果表明,本文提出的波段组合方法能够有效提取特定的目标地物。     

两因子模型在多姿态人脸识别中的应用

通过对两因子模型的进一步深化、提炼和改进,提出了一种基于两因子模型的多姿态人脸识别方法,该方法能有效地缓解人脸特征对姿态变化较为敏感的问题。实验结果表明,经过姿态因子分离后的人脸全局或局部特征在保持较高显著性的同时,均对姿态变化具有理想的鲁棒性,在FERET人脸数据库上取得了最高92.5%的识别率。