IMU辅助下的单目视觉坐标传递

针对管线测量中由于GNSS RTK卫星信号遮挡或测站不易架设等原因无法提供坐标的场景，本文提出了一种IMU辅助下的单目视觉坐标传递方法，用于延伸RTK测得的精密坐标。首先在两个已知的RTK点上架设相机拍摄图像，同时采集IMU数据；然后对图像进行特征提取和匹配，恢复帧间旋转、平移及尺度；最后三角化待测点，以获得待测点在真实尺度的相机坐标系下的坐标。受IMU静基座初始对准方法的启发，本文利用重力矢量和相机光心间矢量分别在地理坐标系和相机坐标系下的投影求解这两个坐标系间的旋转矩阵，进而求得待测点在地理坐标系下的三维坐标。相对于其他测量手段，本文方法灵活便捷、设备轻便、操作简单，且一次采集即可获取相机视场中的任意共视点坐标。试验结果表明，本文提出的坐标传递方法所得的平面坐标的误差平均值为0.12 m，高程误差的平均值为0.2 m。     

车载激光扫描系统的三维数据获取及应用

通过对南水北调移民新村进行移动平推式扫描,将导航POS获取的系统位置和姿态信息与360°激光扫描仪获取的扫描距离和角度信息进行时间匹配,解算得到大地坐标下的三维激光点云坐标,然后与线阵CCD相机获取的图像信息进行彩色融合,最终得到移民新村的彩色点云数据,实现了实时、主动、完整地获取和处理南水北调移民新村的三维空间数据信息,取得了一定的效果。     

卫星在轨颤动检测的可行性研究

卫星在轨颤动检测对CCD相机成像质量检测具有决定性,对图像应用潜力也是决定性的。利用快速小面阵CCD获取图像序列,提取任意时刻的参考图像与颤动图像进行SIFT初定位,利用RANSAC剔除SIFT位存在的粗差,结合图像运动模型,解算颤动状态参数。通过实验论证,此种方法检测在轨颤动是可行的、有效的。     

利用空间投影分带方法研究卫星图像的连续制图

试图在遥感图像的连续制图方面做一些理论上的探讨,首次提出利用空间投影方法研究卫星遥感影像的连续制图问题.该方法的宗旨是利用空间投影坐标系来表示遥感图像坐标,利用邻带坐标的相互换算法来实现相邻轨道的图像坐标的统一,从而解决遥感图像的连续制图问题.文中同时研究了空间投影的分带投影方法,讨论了分带规定和邻带坐标换算等问题.     

相机与激光跟踪仪相对位姿标定方法的研究

在空间目标的六自由度精密测量中,激光跟踪仪测量技术与视觉测量技术的联合应用越来越多,为解决相机坐标系与激光跟踪仪位姿模型的标定问题,研究一种利用罗德里格矩阵标定相机坐标系与激光跟踪仪坐标系相对位姿的方法。首先,分别用激光跟踪仪与相机测量出公共靶点坐标和拍摄含有靶点的照片,再用标志中心提取算法和单张相片空间后方交会算法解算出靶点在相机坐标系下坐标,最后利用罗德里格矩阵进行坐标系转换,即可标定出相对位姿。实验结果表明:标定模型X轴平均误差和均方根误差分别为0.005 7mm和0.006 2mm;Y轴平均误差和均方根误差分别为0.003 2mm和0.003 5mm;模型的标定精度和稳定可靠程度基本满足测量需要。     

大型精密工业设备变形量检测方法研究

大型精密工业设备的变形检测具有目标尺寸大、精度要求高、绝对定位难等特点,使得常规单一的检测方法难以满足要求。因此,通过对已有测量方法的改进与组合,研究出一种高效率且高精度的大型精密工业设备变形量检测方法。使用工业摄影测量系统、激光跟踪仪、高精度全站仪相结合的技术,通过自主研发的相机辅助拍摄伸缩杆,在不同姿态与温度条件下可以对目标设备进行全面快速的数据采集,进而解算出重力差异与温度差异导致的变形量。考虑到摄影测量成果是局部独立坐标系,缺乏与国家大地坐标系的关联,将激光跟踪仪建立的局部重力水平坐标系作为过渡,实现了摄影测量坐标系到CGCS2000国家大地坐标系的高精度转换方法。实验证明,该方法具备数据采集容易、检测精度可靠、坐标能够统一等优点,对大型精密工业设备制造与检测技术提升具有重要意义。     

基于激光扫描仪的线阵相机动态高精度标定

本文结合线阵相机的成像特点以及正在研制的车载三维数据采集系统本身的特性,提出借助激光扫描仪在动态下对线阵相机进行标定,应用激光扫描仪原始数据中的角度信息,结合线阵相机的成像原理,建立了线阵相机的内参数标定模型,并设计了相应的实验方法,计算出了高精度的畸变参数,为实现真实纹理映射奠定基础,为同类产品的检校提供参考。     

LMCCD相机影像摄影测量首次实践

LMCCD相机作为天绘一号卫星的有效载荷,是保证其实现无地面控制点摄影测量精度的关键。本文分别利用LMCCD影像和三线阵CCD影像对天绘一号卫星的相机参数进行了在轨标定计算,并利用各组在轨标定结果对定位精度（重点对高程误差）进行了统计分析。试验结果表明：与单纯的三线阵CCD影像的相比,LMCCD影像在相机参数在轨标定中能有效抵御因卫星姿态变化率导致的光束法平差航线系统变形问题,在天绘一号现有姿态变化率水平条件下,利用LMCCD影像进行相机参数在轨标定可保证天绘一号01星实现无地面控制点摄影测量精度要求。     

GF-4卫星影像几何定位精度分析

几何定位精度是衡量卫星影像几何质量的一个重要参数。针对高分四号(GF-4)卫星静止轨道面阵成像特点,以Google Earth为参考基准,对在轨测试前后GF-4卫星多光谱相机影像几何定位精度进行评价。重点分析了影像几何定位精度与太阳方位角/高度角和卫星方位角/天顶角/姿态角之间的关系,同时探讨了卫星姿态角/成像时间对相机姿态角误差补偿参数的影响。研究结果可为进一步优化该类型卫星影像成像模型,实现高精度几何定位提供参考依据。     

轨道几何状态惯性检测系统零速姿态修正方法

为提高轨道几何状态惯性检测系统姿态精度,提出一种零速姿态修正方法,利用轨道几何状态惯性检测系统载体系横向及垂向速度为0的先验条件,构造Kalman滤波横向及垂向观测量。选用HT-50M型激光陀螺仪和JN-06A型石英挠性加速度计组成惯性导航系统,并进行现场检测试验。结果表明:在轨检仪连续工作300m情况下,零速姿态修正方法能够有效抑制惯性导航系统姿态误差增长,轨道检测精度提高2倍。     

一种基于投影变换的深度图像生成算法

深度图像的表示是实现三维目标识别、配准等工作的前提。针对地面三维激光扫描得到的点云数据,提出一种基于投影变换的深度图像生成算法。采用投影变换将三维点沿观察坐标系的法向量投影到观察平面上,使投影向量和观察平面垂直,这样观察点和观察平面间的距离就不会影响物体的投影大小和形状,有效避免了"失真"现象的发生。利用灰度图像生成深度图像,使用方案对地面激光扫描系统获取的建筑物实验数据进行具体处理。结果表明,文中基于投影变换的图像生成方法更能直观地反映建筑物表面的几何分布特征,为后续特征的提取奠定基础。     

远距离运动车辆快速跟踪与定位系统设计

为快速跟踪及定位远距离的运动车辆,本文设计了利用单目相机与激光望远测距仪的定位系统。此定位系统装备单目相机、望远测距仪与角度传感器,采用LK光流算法实时跟踪既定目标,构建了相机、测距仪、目标的坐标方程式模型,可实时解算100~300 m外运动目标的位置。该定位系统无需在被测运动车辆上安装任何设施,即可对合作或非合作目标实现跟踪定位。本文以汽车作为运动目标,使用高精度的CORS系统进行精度验证,该系统实时跟踪定位的精度可保持在亚米级。     

Transformation method of exterior orientation angular elements obtained via position and orientation system under Gauss-Kruger projection coordinate system

Data obtained via airborne position and orientation system (POS) is in WGS 84 global geocentric reference frame, while the national coordinate reference system for topographic mapping in China is generally Gauss-Kruger projection coordinate system. Therefore, data obtained via a POS must be transformed to national coordinate system. Owing to the effects of earth curvature and meridian deviation, there are some errors in the process of angle transformation from roll, pitch, and heading (Φ ,Θ ,Ψ )obtained dir...     

无人机倾斜摄影铁路轨道线高精度自动重建

针对既有铁路测绘上线难、作业效率低及测量精度不足的问题,本文提出了一种基于无人机多视图几何原理的铁路轨道线高精度重建方法。首先从无人机影像上提取线特征;然后采用像方测度获得候选匹配线,基于物方距离测度进行Powell优化,获得精确的钢轨线匹配结果;最后,将影像钢轨线匹配结果作为观测值,以钢轨线反投影距离作为测度,最小二乘优化物方钢轨直线段坐标。试验结果表明,本文方法实现了影像轨道线自动匹配与高精度平差解算,像方反投影残差优于0.5像素,轨距和高程的内符合精度分别为0.006和0.005 m。解算成果的平面高程绝对定位精度可达到2 cm左右,平差模型收敛性良好,可以满足工程应用的需要。     

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。     

引入灭点约束的TSAI两步法相机标定改进研究

针对TASI两步法相机标定过程无法求解相机主点位置的问题,引入灭点几何约束进行改进,推导并建立了平面格网上两组正交直线透视投影形成的双灭点与相机内参数以及TASI两步法相机标定过程参数间的严格数学关系,详细阐述了综合运用双灭点与径向准直约束计算相机内参数的迭代过程,并以此为基础,给出了相机外方位参数以及径向畸变参数的求解步骤。实验结果验证了该改进方法的有效性。     

基于零高程点的卫星影像核线确定方法

分析了立体卫星影像的核线关系，提出了一种利用高分辨率立体卫星影像有理函数模型确定其精确核线方程的方法，实现了卫星影像有理函数模型对应零高程空间点的定位，并获得了卫星影像的投影轨迹核线的双曲线方程。     

高斯-克吕格投影坐标系下POS角元素的转换方法

我国的地形测量坐标系通常采用高斯-克吕格投影坐标系,由于地球曲率和子午线偏差的影响,POS系统提供的传感器姿态角向影像外方位角元素的转换过程中存在误差,需要引入一个额外的补偿矩阵进行修正.从分析地球曲率和子午线偏差对影像外方位角元素的影响入手,推导补偿矩阵的严密计算公式,并完善了POS角元素的转换公式.通过对带有POS...