水下视觉SLAM相机成像畸变纠正研究

针对水下视觉SLAM相机成像畸变问题,分析了水下机器人相机成像畸变原因,构建了纠正模型计算畸变系数以获取正确的像素坐标,实验证明在空气和水两种不同介质中,相机内参和畸变系数均有较大差异,而在不同水体中,仅畸变系数存在变化。表明在进行水下SLAM时,采用当前实验水体标定参数可以获取更好的定位和地图构建结果。     

我国“海洋1”号卫星(HY-1)CCD图像数据定量化条带消除研究

条带(striping)对于大量的航天和航空传感器来说是一种普遍存在的现象,任何使用多个探测器进行数据获取的遥感器图像数据中均存在条带.目前消除条带的算法主要是针对光机扫描仪,对于CCD相机工作做得比较少.针对HY-1CCD线阵推扫式多光谱相机的特点,以及发射前辐射定标的结果,对遥感器图像数据中的条带问题进行了预研,提出了一种定量化的消条带算法.该方法根据卫星数据特性求出各探测器间的均衡化曲线以反映探测器之间的差异,并据此来消除条带.实验结果表明该方法能够有效解决CCD相机的条带问题,而且可以保持数据原有的物理意义,并可与在轨辐射校正衔接,保证发射前后定标算法的一致性.     

无人机影像自检校光束法区域网平差精度分析

无人机遥感系统一般搭载非量测型数码相机,该类型相机的内参数未知或部分未知,获取的影像存在畸变。设备运输、航摄飞行等动态环境因素对相机内参数的稳定性产生影响,导致区域网平差的精度降低,甚至平差失败。对无人机影像的系统误差源进行分析,给出了畸变差改正模型,自检校光束法平差模型及平差精度估计公式。试验证明:自检校光束法区域网平差可以减弱数码相机内参数变化对平差精度的影响,提高地面控制点、影像外方位线元素的定位精度。     

基于LM方法的单位四元数光束法平差模型解算

以单位四元数描述遥感影像共线条件方程,建立基于单位四元数的光束法平差模型。针对共线条件方程的非线性问题,基于LM(Levenberg-Marquardt)方法解算单位四元数光束法平差模型,并引入丹麦法实现无人机影像外方位元素的抗差估计。基于仿真数据和无人机影像对该方法进行了验证,结果表明:与基于单位四元数的无初值依赖算法进行比较,LM方法具有与单位四元数法相当的可靠性;引入丹麦法方法后可消除粗差观测值对参数估计的不利影响,得到较高精度的外方位元素估值。     

卫星传感器的地面几何检校模型分析

针对高分辨率卫星 CCD 线阵传感器,分析了像元尺寸变化模型、CCD 在焦平面内旋转变化模型、传感器镜头光学畸变模型;基于 ALOS 卫星的内方位附加参数模型,构建了卫星传感器内方位自检校综合模型;分析了卫星传感器严格成像模型及外方位检校参数内容,给出了自检校光束法区域网平差解算方案;结合外方位元素 PPM 内插模型,利用 SPOT5 模拟数据进行区域网平差实验,实验结果验证了模型方案的可行性。     

一种基于时延的水下声基阵坐标估算方法

阵形估算是水听器阵列应用中的关键问题,基于时延的水下声基阵大地坐标标定方法利用声源发射和声阵接收的CW脉冲之间的时延获得空间中的三个声源发射点到阵元的距离,并以这三个声源发射点为圆心,以声源发射点到阵元的距离为半径做球面,得到的交点即为阵元的大地坐标.通过实验数据分析结果可以得出如下结论:基于时延的球面交汇法得到的阵形标定结果的绝对误差均值为0.13 m,可以把该方法运用于实际的工程测量当中.     

无人机载线阵摆扫CCD影像几何校正

针对无人机载线阵CCD传感器摆扫成像的技术特点,利用GPS/INS组合导航系统提供的导航遥测数据,对无人机载的线阵摆扫CCD影像建立了严格的成像模型,并设计了详细的几何校正流程。实验结果证实采用文中的成像模型和几何校正流程,可获得正确、高精度地理编码的线阵摆扫CCD正射影像。     

线阵CCD推扫式影像的投影误差特性分析

分析了几种常见成像方式下线阵CCD推扫式影像底点的具体位置,然后重点研究了线阵CCD推扫式影像投影误差的特性,特别是推导出了几种常见成像方式下线阵CCD推扫式影像的投影误差与人工地物高度的关系,为利用单幅线阵CCD推扫式影像投影误差确定人工地物高度和像底点在摄影测量与遥感中的应用提供了依据。     

基于三维DLT方法的非量测数码相机检校

低空无人机遥感系统应用日益广泛,其一般搭载传感器为非量测型数码相机,为了保证测量精度必须进行相机检校,以确定其内方位元素和畸变差系数。采用室外三维控制场的DLT(直接线性变换)方法,编制了基于三维DLT方法的非量测型相机的检校软件,该软件具备相机检校参数解算和物方空间坐标解算功能。对于室外三维控制场的测量数据和一海岛的无人机航摄数据,分别使用和不使用相机检校参数进行处理,试验结果显示使用检校参数可以获得更好地测量精度,表明了室外三维检校场方案和编制的相机检校软件是正确可行的,可实现非量测数码相机的检校。     

IMU视轴偏心角的两步法检校

建立了IMU视轴偏心角模型,重点研究了两步法偏心角检校中基于欧拉角、四元数和微分旋转矩阵的偏心角解算方法,并推导了欧拉角和单位四元数两种模型的线性化公式。实验结果表明,欧拉角模型具有最高的解算精度,四元数模型具有最强的适应性,二者均适用于IMU视轴偏心角的检校。微分矩阵模型仅在偏心角为小角度时有效,是一种近似方法,应谨慎使用。     

A quantitative striping removal algorithm for HY-1 CCD data

Striping is a common phenomenon in remote sensing imagery acquired by most spaceborneand airborne multispectral sensors. In contrast to the destriping of the images of optoelectronic mechanical scanners, fewer work has been done for push-broom CCD images. Based on the characteristics of HY -1 push-broom multispectral CCD camera and its prelaunch radiometric calibration results, the striping features are analyzed and a quantitative striping removal algorithm is proposed. The algorithm is to obtain the inter-detector equalization curves to reflect the differences between detectors by statistic analysis of the satellite imagery data set, and image stripes arising from the nonuniformity of the detectors of the CCD array can be removed using the estimated equalization curves. The preliminary results show that this method can effectively remove the stripes and preserve the radiometric accuracy of the raw data at the same time.     

无人机航空像片绝对定向非迭代解算方法研究

利用无人机航空像片的模型点重心化坐标和地面重心化坐标构成单位四元数，通过最优化求解绝对定向旋转矩阵，并基于旋转矩阵解算平移参数和比例参数，实现绝对定向的非迭代解算。与传统方法相比，这种方法具有无需初始值、可靠性高等优点。实验结果表明，方法可以得到较高的解算精度，能够满足无人机航空像片定位的需要。     

基于拓扑优化与多目标优化的集装箱相似畸变模型设计

使用相似原理构建缩尺模型是探究大型结构性能的最基本和最优途径。基于PATRAN软件的PCL语言与ISIGHT软件,提出一种联合静动力学、拓扑优化与多目标优化的集装箱相似畸变模型构建方法。利用拓扑优化的SIMP法(Solid Isotropic Material with Penalization)得到缩尺集装箱墙壁结构的最优材料分布,既保证了结构性能又降低了缩尺模型的重量;基于全局多目标算法建立优化模型,采用有限元方法对集装箱性能进行分析,以结构刚度和一阶模态频率为目标函数进行寻优,得到相似模型的最优设计参数。最终利用有限元分析验证该模型的合理性。结果表明:该方法具有一定的通用性,能为其它类似结构的相似模型构建提供参考。     

HJ-1A星辐射定标及近海水体大气校正的精度验证

以应用HJ-1A星数据进行近海水体定量反演为目的,对HJ-1A星CCD的星上定标系数的精度进行验证,并基于Landsat-5TM数据对其进行交叉定标。在此基础上反演近海水体的反射率,将反演结果与实测水体反射率进行比较发现:对HJ-1A星CCD数据进行交叉定标能在一定程度上能提高近海水体反射率反演的精度。结果表明,HJ-1A星CCD影像的星上定标系数不够精确,在利用该数据进行近海水体的定量反演研究时,需要利用交叉定标对星上定标参数进行修正。     

Quantitative photogrammetric analysis of digital underwater videoimagery

This paper presents a photogrammetric model for digital underwater video imagery, which has been mostly applied to qualitative analysis in the marine environment. With this model, quantitative analysis of underwater images is possible, e.g., to locate positions, calculate sizes, and measure shapes of objects from image features. The underwater photogrammetric model is based on a three-dimensional optical ray tracing technique which rigorously models imaging systems with multilens configurations and multiple refractions. The calibration procedure with two independent phases has been proven to be efficient in simplifying the computation and improving the calibration accuracy. With the current imaging system configuration and photogrammetric model, an accuracy of 0.8 cm in lateral directions and 1.2 cm along the depth direction for objects located about 2-3 m from the camera system in the object space is attainable. A PC-based digital underwater photogrammetric prototype system has been developed to implement the underwater photogrammetric model     

要素市场扭曲对中国沿海地区海洋经济效率的影响

生产要素在各产业间的自由流动和资源的优化配置是实现经济效率提升的关键,因此,科学合理地配置海洋要素资源,提高海洋经济效率,促进海洋经济高质量发展,是中国从海洋大国走向海洋强国的必经之路。本文运用C-D生产函数法和Super-SBM模型分别测度中国沿海11个省区市2006—2016年海洋要素市场扭曲程度及海洋经济效率,并构建计量模型来探究海洋要素市场扭曲与海洋经济效率之间的关系,同时考察不同海洋经济圈内,海洋要素市场扭曲对海洋经济效率的影响并分析其产生原因。最后,利用反事实检验进一步估算要素市场扭曲造成的海洋经济效率的缺口。得出以下结论:(1)研究期间,中国海洋资本、劳动及总体要素市场指数均大于1,呈现负向扭曲状态。从省际层面来看,沿海11个省区市的资本要素市场均为负向扭曲;劳动要素市场除浙江、福建、广东、广西、海南为正向扭曲外,其余为负向扭曲;总体要素市场扭曲省际差距并不明显,其中上海、广东海洋要素市场扭曲程度较轻。(2)从全国层面看,要素市场扭曲明显抑制了中国海洋经济效率的提升,产业结构、海洋区位优势对海洋经济效率的提升有显著推动作用。从三大海洋经济圈来看,要素市场扭曲对海洋经济效率的影响存在显著的地区差异。北部海洋经济圈要素市场扭曲对海洋经济效率有显著提升作用;东部海洋经济圈要素市场扭曲对该地区海洋经济效率呈负向作用,但在考察期间并不显著;南部海洋经济圈要素市场扭曲抑制其海洋经济效率的提升。(3)海洋要素市场扭曲造成的海洋经济效率损失缺口呈波动下降趋势,若消除海洋要素市场扭曲,海洋经济效率损失将平均减少66%。     

Experimental Investigation of Wave Heights in A Directional Wave Field Through Image Sequences

Measurements of wave heights with image sequences from a Charged Coupled Device(CCD) camera were made. Sinusoidal, as well as unidirectional and directional, waves were used for the experiments. A transfer function was obtained by calibration of the magnitudes of the gray values of the images against the results of wave gauge measurements for directional waves. With this transfer function, wave heights for regular waves were deduced. It is shown that the average relative errors are smaller than 16% for both unidirectional and directional waves.