动态空间正图像透视投影正反解

卫星图像都是在动态情形下获取的.瞬间曝光获取的图像投影性质等同于透视投影.针对卫星动态获取的正图像,建立其平面透视投影,利用矢量解法研究其正反解变换和星下点坐标计算方法,最后给出算例.

Abstract：

All the satellite images are obtained dynamically. The image which obtained in fast exposal way has the projection characteristic of perspective projection. We discuss the elevation Images of satellite which is taken dynamically, establish its perspective projection, and also research Its direct and inverse transformation and the anthmetic of the ground track coordinates, finally, give a computational case.     

空间斜方位投影研究

卫星获取遥感图像的过程是与时间T有关的动态过程,在动态情况下获取的图像数据可以用动态的空间方位投影来描述。研究适合描述这些图像数据的空间斜方位投影,导出卫星星下点轨迹投影公式和空间斜方位投影公式,并研究投影变形情况,最后给出算例。     

空间投影在卫星图像制图中的应用前景

地图以特定的投影作为数学基础。日趋广泛的卫星图像制图也必将建立适合自身特点的空间投影作为数学基础c自从1974年美国科学家A.P.Colvocresses提出SOM投影以来,空间投影便开辟了地图投影的新领域.空间投影是为了满足航天测图的需要,设计和选择的一种能反映随时间变化的投影方法,是适合于卫星与地球作相对运动时获取的遥感图像的新型地图投影.美国80年代已将SOM投影系统成功地应用于卫星MSS图像的处理和连续制图,奠定了空间投影在卫星图像处理和制图方面的应用基础。随着航天技术的发展,动态传感器如多光谱扫描仪（MSS）。线阵…     

卫星图像斜方位投影正反解变换研究

本文针对卫星动态获取的遥感图像,探讨其空间斜方位投影问题。利用空间几何理论建立其斜方位投影的数学模型,得到了该投影的精确表达式。并且利用矢量解法研究该投影模型的正解和反解变换算法以及星下点坐标计算方法,最后给出了算例。根据算例的结果分析表明,该投影的正反解变换均达到较高的精度。     

一种空间斜圆锥投影模型及解算

针对卫星侧视雷达图像的空间地图投影问题,为卫星侧视雷达图像设计了一种空间斜圆锥投影(SOC),作为这类图像数据的动态数学基础。首先考虑空间斜圆锥投影的几何模型,依据该几何模型建立侧视区域中心线轨迹投影,进而导出空间斜圆锥投影公式,并讨论了投影变形,最后以海洋卫星为例求得一种空间斜圆锥投影模型。     

地球的“倾斜相机”式透视投影

引言空间图像提供了地球的壮观景色,它通常显示的是一个不同于空间背景的弯曲地平线,并且陆地和海洋形成鲜明对照。这些由地球轨道卫星拍摄的图像是一种形成于照相机聚焦平面上的透视投影。透视点或照相机的焦点是一个位于地表与无穷远之间某一空间位置上的点,照相机的聚焦平面通常倾斜于焦点与地球球心的连线。空间图像通常可以以一组经线、纬线和陆地轮廓线的透视投影来模拟,投影面就是位于透视点和地球之间的某个空间点上的倾斜平面。透视     

透视圆锥投影的研究

分析了获取透视圆锥投影的原理和方法，推导出了透视切，割圆锥投影的一般公式，给出了透视切，割圆锥投影的几个特例，并对各种圆锥投 影的变形进行了比较分析。结果表明，透视圆锥投影用于小比例尺地图的制作是可行的。     

少量地面控制点的遥感图像精纠正与定位技术探讨

本文主要讨论了利用空间投影一空间斜墨卡托（SOM）投影进行卫星遥感图像精纠正与定位，解决缺少控制点地区卫星遥感图像精纠正与定位问题，并根据正反算公式讨论了卫星遥感图像纠正的空间投影数学基础。     

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。     

透视圆锥投影的研究

分析了获取透视圆锥投影的原理和方法,推导出了透视切、割圆锥投影的一般公式,给出了透视切、割圆锥投影的几个特例,并对各种圆锥投影的变形进行了比较分析.结果表明,透视圆锥投影用于小比例尺地图的制作是可行的.     

Automatic representation and reconstruction of DBM from LiDAR data using Recursive Minimum Bounding Rectangle

Three-dimensional building models are important for various applications, such as disaster management and urban planning. The development of laser scanning sensor technologies has resulted in many different approaches for efficient building model generation using LiDAR data. Despite this effort, generation of these models lacks economical and reliable techniques that fully exploit the advantage of LiDAR data. Therefore, this research aims to develop a framework for fully-automated building model generation by integrating data-driven and model-driven methods using LiDAR datasets.The building model generation starts by employing LiDAR data for building detection and approximate boundary determination. The generated building boundaries are then integrated into a model-based processing strategy because LiDAR derived planes show irregular boundaries due to the nature of LiDAR point acquisition. The focus of the research is generating models for the buildings with right-angled-corners, which can be described with a collection of rectangles under the assumption that the majority of the buildings in urban areas belong to this category. Therefore, by applying the Minimum Bounding Rectangle (MBR) algorithm recursively, the LiDAR boundaries are decomposed into sets of rectangles for further processing. At the same time, the quality of the MBRs is examined to verify that the buildings, from which the boundaries are generated, are buildings with right-angled-corners. The parameters that define the model primitives are adjusted through a model-based boundary fitting procedure using LiDAR boundaries. The level of details in the final Digital Building Model is based on the number of recursions during the MBR processing, which in turn are determined by the LiDAR point density. The model-based boundary fitting improves the quality of the generated boundaries and as seen in experimental results, the quality depends on the average LiDAR point spacing. This research thus develops an approach which not only automates the building model generation, but also achieves the best accuracy of the model while utilizing only LiDAR data.     

利用层间连接和平滑策略重建屋顶三维模型

面向数字城市和智慧城市建设急需城市建筑三维模型支撑的需要，本文基于机载LiDAR数据，以“顾及平整性的屋顶面片分割—屋顶层间连接—三维模型重建”为脉络，提出了一种采用层间连接和平滑策略的建筑屋顶三维模型重建方法。在屋顶面片提取过程中，充分顾及了屋顶面片的平整性；并在屋顶面片平整基础上，提出层间连接点的概念，以实现高效、快速的模型重建工作。试验部分，本文从屋顶面片重建完整率与正确率、重建几何精度及建筑物高程对于重建的影响3个方面作了较为详尽的评价与分析，并在国际摄影测量与遥感学会标准数据集支撑下，与国际同行进行试验对比。试验结果表明，建筑屋顶重建的完整率和正确率分别达到90%和95%；在偏移距离评价方面，平均偏移距离和标准差最优分别达0.05 m和0.18 m。因此，本文方法可有效完成建筑屋顶三维模型重建，重建模型准确度高、完整性好。     

LiDAR与影像集成的真实感建筑物三维重建研究进展

真实感建筑物三维重建是摄影测量、计算机视觉界研究的热点和难点,一般来说包括三维几何模型重建与表面纹理恢复两个方面。本文立足于LiDAR与影像集成的三维重建技术,以三维重建过程为线索,从三维几何模型重建、表面纹理恢复两个方面,梳理归纳不同的LiDAR与影像集成方案,聚焦于数据处理的方法、算法、策略,对最新的研究成果进行总结与分析。     

一种融合多源特征的建筑物三维模型重建方法

以激光点云数据和倾斜多视影像为研究对象，提出了一种结合机载点云、地面点云及倾斜多视纹理的融合多源特征的建筑物三维模型重建方法。该方法结合点云面元以及影像边界特征，利用倾斜影像的线特征对顶面及立面模型进行边界规则约束，实现了面元自动拓扑重建；通过交互编辑完成不同复杂程度的建筑模型重建，并对模型进行纹理映射。实验结果表明，该方法能够有效提升城市建筑物三维模型重建的效率和边界精度，为利用多源数据的空地联合建筑物三维精细重建提供了一套切实可行的解决方案。     

融合LiDAR点云与正射影像的建筑物图割优化提取方法

提出一种基于图割算法的建筑物LiDAR点云与正射影像融合提取方法。首先,利用LiDAR点云计算3个几何特征：平整度、法向量分布和高程纹理一致性。同时利用航空正射影像计算颜色特征——归一化植被指数（NDVI）。然后将两类特征联合构建能量函数数据项,综合数字表面模型（DSM）和NDVI构建平滑项,采用图割算法优化得到初始的建筑物区域。最后利用初始建筑物边缘一定范围内的正射影像颜色信息,采用前后景分割的思想进一步优化建筑物边缘。应用ISPRS Vaihingen测试数据进行试验,结果表明本文方法具有较高的建筑物提取精度。     

利用原始激光雷达点云数据提取渐进式建筑物轮廓线

建筑物是城市三维建模的重要元素，其轮廓信息的提取既是难点又是重点。本文提出了原始激光雷达点云数据的渐进式建筑物轮廓线提取方法。首先对原始点云数据采用渐进数学形态学滤波分离非地面点；然后使用改进的三维Hough转换分类出建筑物点云；进一步提取建筑物轮廓点，并根据相邻点方位角阈值确定建筑点云轮廓的关键点，以此简化并拟合建筑物轮廓线；最后基于轮廓线长度加权方向将建筑物轮廓规则化。结果表明，该方法大大提高了点云处理的效率和精度，可以直接从采集到的初始数据中自动化渐进式得到建筑物轮廓线信息。同时该方法对解决中小城镇建筑物体积小，距离近和屋顶坡度较大等问题具有较好的效果。     

Automatic Building Extraction from Image and LiDAR Data with Active Contour Segmentation

Automatic building extraction is an important topic for many applications such as urban planning, disaster management, 3D building modeling and updating GIS databases. Its approaches mainly depend on two data sources: light detection and ranging (LiDAR) point cloud and aerial imagery both of which have advantages and disadvantages of their own. In this study, in order to benefit from the advantages of each data sources, LiDAR and image data combined together. And then, the building boundaries were extracted with the automated active contour algorithm implemented in MATLAB. Active contour algorithm uses initial contour positions to segment an object in the image. Initial contour positions were detected without user interaction by a series of image enhancements, band ratio and morphological operations. Four test areas with varying building and background levels of detail were selected from ISPRS’s benchmark Vaihingen and Istanbul datasets. Vegetation and shadows were removed from all the datasets by band ratio to improve segmentation quality. Subsequently, LiDAR point cloud data was converted to raster format and added to the aerial imagery as an extra band. Resulting merged image and initial contour positions were given to the active contour algorithm to extract building boundaries. In order to compare the contribution of LiDAR to the proposed method, the boundaries of the buildings were extracted from the input image before and after adding LiDAR data to the image as a layer. Finally extracted building boundaries were smoothed by the Awrangjeb (Int J Remote Sen 37(3): 551–579.  https://doi.org/10.1080/01431161.2015.1131868, 2016) boundary regularization algorithm. Correctness (Corr), completeness (Comp) and accuracy (Q) metrics were used to assess accuracy of segmented building boundaries by comparing extracted building boundaries with manually digitized building boundaries. Proposed approach shows the promising results with over 93% correctness, 92% completeness and 89% quality.     

局部表面参数化的实景三角网模型语义增强方法

倾斜摄影测量方法已可自动获取城市规模的实景三角网模型,然而散乱的三角网缺乏精细的几何结构和功能语义信息。为克服上述问题,提出一种局部表面参数化的实景三角网模型语义增强方法:将具有语义信息的独立三维部件与实景三角网模型的无缝融合问题,通过定义三维表面结构树,转换为局部区域的三角网替换操作;在待融合区域附近,将原实景三角网模型和替换的三维语义部件,通过局部参数化表达,UV展开为二维平面三角网;在二维平面上构建约束Delaunay三角网(CDT),实现两模型的无缝拼接,逆映射至三维空间并自动重建语义部件。通过深圳某区域的倾斜影像进行的试验证明,本文方法能有效实现具有开放边界和语义信息的部件模型与表面模型的无缝融合。与商业软件Maya对比,这种基于插入、融合的手段对提高建模效率具有实用价值。     

利用车载点云数据构建建筑物立面窗户模型

采用车载LiDAR数据进行窗户模型构建是一项艰巨的工作，本文提出了一整套窗户模型构建方法。首先利用RANSAC算法对建筑物立面进行探测分离主墙面，基于空洞思想对主墙面窗户进行聚类，然后采用动态椭圆凸壳算法探测窗户边界轮廓点。对获取窗户边界点采用RANSAC算法进行分割，采用基于稳健整体最小二乘算法进行直线拟合和角点恢复，最终结合窗户的几何特征完成窗户模型构建。试验结果证明了该方法能够准确有效地构建建筑物立面中的窗户模型。