基于对偶四元数的绝对定向直接解法

绝对定向在摄影测量学中具有重要的作用,惯用的迭代解法需要比较准确的迭代初值.在简要介绍对偶四元数的基础上,利用对偶四元数描述坐标系之问的旋转与平移,通过严格的数学推导得到了一种利用对偶四元数进行绝对定向的新算法.该算法将绝对定向问题转化为最优化问题进行求解,无需迭代,直接求解.实验结果表明:同惯用迭代解法进行比较,无需设置计算的初始参数,计算速度快,求解正确,且具有很好的适应性和稳定性.     

对偶四元数绝对定向迭代解法

针对传统的欧拉角表述的绝对定向迭代解法存在的局限性问题,该文将对偶四元数应用到解析绝对定向中,提出一种利用对偶四元数描述的绝对定向迭代解法。该方法根据最小二乘原理求出尺度因子;顾及到模型点坐标含有误差,将模型点坐标作为观测值,对绝对定向方程进行线性化;在对偶四元数单位性和正交性的限制条件下,进行间接平差,求解出七个绝对定向元素。试验结果表明:该解法正确可靠,能够适用于大倾角和大尺度,且与传统欧拉角迭代法相比,具有无须计算初值、线性化程度高、迭代次数少、能够避免繁琐的三角函数运算、解更加稳定等优势,且该方法在一定程度上丰富了绝对定向的解法。     

基于单位四元数的绝对定向直接解法

摄影测量学中传统的绝对定向一般是迭代算法,需要比较准确的迭代初值。在简要介绍四元数的基础上,通过严格的理论推导得到了一套无需迭代、直接求解绝对定向参数的算法。算法的主要原理是用单位四元数描述坐标旋转变换关系,并将绝对定向问题转变为一个最优化问题进行求解。最后通过模拟数据进行仿真计算试验,验证了算法的正确性和可靠性。     

基于单位四元数的绝对定向直接解法

摄影测量学中传统的绝对定向一般是迭代算法,需要比较准确的迭代初值.在简要介绍四元数的基础上,通过严格的理论推导得到了一套无需迭代、直接求解绝对定向参数的算法.算法的主要原理是用单位四元数描述坐标旋转变换关系,并将绝对定向问题转变为一个最优化问题进行求解.最后通过模拟数据进行仿真计算试验,验证了算法的正确性和可靠性.     

一种基于对偶四元数的摄影测量位姿估计直接解法

位姿估计是摄影测量学中的经典问题和核心问题之一,现将对偶四元数引入到摄影测量位姿估计问题中,充分利用了对偶四元数描述刚体运动的简洁性和非奇异性,统一表示刚体运动的旋转与平移。现将其方法与广泛使用的基于单位四元数的直接解法进行了仿真实验对比分析。实验结果说明本文采用的方法正确有效,相较基于单位四元数的直接解法,精度较高,计算时间较短,效率优势明显,具有较高的实际应用价值。     

单位四元数和物方几何约束的绝对定向

针对传统绝对定向方法存在初值依赖从而导致解算精度不高的问题,该文提出了一种基于单位四元数和物方几何约束的绝对定向方法。该方法将模型点坐标视作观测值,用单位四元数表达两坐标系间的旋转矩阵,然后对三维空间相似变换公式进行严密线性化,对绝对定向参数附加距离、直线、平面等约束条件并按附有约束条件的间接平差模型进行迭代计算。模拟和真实数据试验表明:该方法运算速度快、鲁棒性强以及无初值依赖等优势。提出了一种基于单位四元数和物方几何约束的绝对定向方法,为摄影测量的绝对定向问题提供了一种新的思路。     

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。     

一种基于四元数的空间后方交会全局收敛算法

结合四元数在摄影测量中的良好应用,提出一种基于四元数的空间后方交会全局收敛算法。该算法利用四元数描述影像姿态,采用绝对定向和正交投影两种变换来代替中心投影的共线条件方程,再利用非线性方程直接迭代的方法进行求解,从而无需进行线性化,最后从理论上对算法的全局收敛性进行了证明。试验结果表明该算法正确可靠,对外方位元素初值没有要求,真正做到无初值依赖空间后方交会,具有很好的稳定性和适应性。     

一种利用正交矩阵反问题进行绝对定向的快速算法

绝对定向在立体摄影测量中具有很重要的作用。本文在研究正交矩阵反问题及其最佳逼近的基础上,提出了一种利用正交矩阵反问题进行绝对定向的快速直接算法,该算法直接对系数矩阵进行奇异值分解来求旋转矩阵的最小二乘解。实验表明,该算法具有明显的优越性和适应性。     

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。