数字相机校准中光斑中心的亚像素定位

数字相机校准是进行摄影测量作业的前提条件和精度保障,而对数字相机CCD靶面上光斑中心坐标精确定位是决定数字相机校准精度的主要因素之一.现研究了光斑中心坐标定位精度对数字相机校准精度的影响,得出数字相机校准对光斑中心定位精度的要求为优于0.23像素.在总结分析椭圆拟合算法和灰度加权质心算法的基础上,基于我实验室数字相机校准装臵,对不同尺寸的平行光管星点板,在不同相机视场角情况下分别进行了光斑中心坐标定位实验,实验结果表明两种算法的定位精度均满足数字相机校准的精度要求,但椭圆拟合算法定位精度优于灰度加权质心算法.     

基于空间向量的空间圆拟合算法研究及其应用

对基于空间向量的空间圆拟合算法进行研究,将空间圆看成过球心的空间平面和球壳相交而成的圆,根据球心在空间圆上任意两点连线的中垂面上的性质,利用空间向量组建中垂面方程,与拟合的平面方程联立求解圆心坐标和半径。采用C#语言编写程序进行了算法实现,利用索佳全站仪采集断面数据,使基于该算法的程序在管道准直分析的工程中得到实际应用。     

利用滑动式切比雪夫多项式拟合卫星精密坐标和钟差

在原有的切比雪夫多项式拟合卫星精密坐标和钟差的基础上, 提出了滑动式切比雪夫多项式拟合算法, 并且编程实现了改进后的算法。分别用普通的切比雪夫多项式和滑动式切比雪夫多项式对JAXA提供的5 min间隔的精密星历进行了内插, 将得到的插值点的坐标和钟差与精密星历提供的坐标和钟差比较, 算法在数值精度和稳定性方面较普通的切比雪夫多项式拟合都有了较大的提高, 说明了本文所提出算法的有效性。     

视频测量影像序列椭圆形人工目标点快速识别和跟踪方法

针对视频测量建筑物健康监测获取海量影像序列数据快速、准确识别和跟踪目标点的需求,提出基于影像块技术的椭圆形目标点识别和跟踪完整算法。该算法采用影像分块技术降低数据处理量,实现椭圆形目标点跟踪,集成数学形态学和椭圆几何属性特征,消除图像块边缘检测的非椭圆边缘信息,实现椭圆轮廓的提取,并采用最小二乘法拟合椭圆中心实现亚像素定位,快速、准确地实现视频测量建筑物健康监测椭圆形目标点的识别与跟踪。试验结果表明该方法获取的椭圆中心点像素坐标的RMS残差优于0.025个像素,且相对于随机Hough变换和模板识别算法,跟踪效率提高5倍以上。     

高斯过程模型圆心定位算法

在对圆形目标进行图像处理以实现精密测量的各种任务中,圆心定位的精度直接决定了测量结果的精度。目前,成熟的圆心定位算法包括重心法、Hough变换法、高斯拟合法、圆拟合法以及椭圆拟合法等。这些常用算法各具优缺点,因此有不同的适用场景。本文提出了一种新的研究思路,利用高斯过程模型解决圆心定位的问题,并且提出了分别基于标准圆和椭圆方程的高斯过程圆心定位算法。实验结果表明,高斯过程标准圆中心定位算法与圆拟合算法的精度相当,而且在残缺圆的圆心定位中抗噪能力更好,精度更高;高斯过程椭圆中心定位算法比椭圆拟合法的抗噪能力更强,精度更高。     

超大视场太阳敏感器图像质心提取算法

太阳图像质心提取是利用太阳敏感器进行天文导航的关键技术之一,直接决定了太阳敏感器的观测精度。针对超大视场太阳敏感器非圆形太阳图像质心提取问题,首先提出像面椭圆拟合算法,较好地解决了椭圆及近似椭圆形太阳图像的质心提取问题,然后进一步提出了球面圆拟合算法。该算法根据相机的投影和畸变模型,将太阳图像的边缘点映射到物方空间,对物方空间的边缘点进行球面圆拟合,从而确定太阳质心位置。在估计球面圆拟合算法的精度时,需要将太阳质心位置映射回像面。理论上,球面圆拟合算法不再需要顾及太阳图像的形状,算法更为严谨。将椭圆拟合算法和球面圆拟合算法应用到实测的太阳图像质心提取中。结果表明,椭圆拟合算法更适合处理半视场角70°~80.3°的太阳图像,平均精度约为0.075pixels;球面圆拟合算法更适合处理半视场角大于80.3°的太阳图像,平均精度约为0.082pixels。     

一种表示地球椭球体上椭圆的算法

采用常规的投影算法表示地球椭球体上的椭圆时,所得椭圆与实际椭圆存在一定误差。针对上述问题,阐述了一种通过解算大地主题表示地球椭球体上椭圆的算法。通过几个实例,对两种算法进行了比较和分析,结果表明,通过解算大地主题表示地球椭球体上椭圆的算法具有非常高的精度。     

激光扫描中平面拟合及坐标转换模型构建

坐标转换是测绘领域经常遇到的问题,如局部坐标系和全局坐标系间的转换、多传感器融合时各传感器间坐标系的相互转换等等.采用平面代替传统坐标转换中的公共点,建立了基于平面的坐标转换模型.首先给出平面的标准定义;然后提出一种基于稳健的 RANSAC算法的特征值的平面拟合方法用于从点云数据中提取公共平面;构建基于平面表示的坐标转换模型并推导转换参数的计算方法;最后,通过模拟数据与实测数据验证模型的正确性.     

测绘数据处理辅助系统设计及Python实现

针对传统测绘研究中,需运用众多测绘软件进行数据处理所导致的操作烦琐、界面复杂等问题,开发了一种基于Python的测绘数据处理辅助软件。该软件实现了模拟数据获取、坐标转换、数据拟合等一系列功能,可有效提高作业效率。主要功能：1)数据模拟。用户可对模拟数据进行参数设置、添加噪声、数据可视化及输出。2)坐标转换。用户单点直接输入或批量输入坐标数据,实现布尔莎七参数模型、平面四参数模型的解算、高斯投影正反算以及对应的坐标转换。3)数据拟合。用户输入待拟合数据,选择线性拟合、多项式拟合、样条拟合等拟合方式,输出拟合参数及对应图像,并进行精度评价。该系统界面友好、操作简单,具有一定的应用价值。     

利用贝叶斯抽样一致性的点云特征面拟合

针对传统随机抽样一致性算法在拟合特征面时对种子点的选择具有一定的随机性,造成循环次数过多、效率低下的问题,该文提出一种改进的随机抽样一致性算法——贝叶斯抽样一致性算法。首先建立柱面、球面、圆环面、平面的数学模型;然后用贝叶斯抽样一致性算法提高抗噪性,并用二维直方图统计方法对贝叶斯抽样一致性算法中的局内点先验概率估计进行改进;最后,对局内点用非线性最小二乘进行拟合。将该方法与基于随机抽样一致性算法的特征面拟合方法进行了对比和分析,实验结果证明,贝叶斯抽样一致性算法能够更高效地实现局部特征面拟合。     

基于模型和广义点摄影测量的圆柱体自动三维重建与检测

基于圆柱体几何模型和广义点摄影测量理论,结合边缘曲线编组的椭圆提取方法,提出一种不需要已知圆柱体的空间位置与尺寸参数的、全自动的圆柱体三维重建与误差检测方法,推导出基于圆柱体几何模型和广义点摄影测量的数学平差模型,并给出各参数初始值的计算方法。利用已检校的立体相机获取圆柱体工业零件的立体影像进行试验,结果表明该方法切实可行。此方法可以推广到其他具有基本数学模型的工业零件的三维重建中。     

近景摄影测量圆形标志与其椭圆构像的中心偏差估计

圆形标志已广泛应用于近景摄影测量,但由于影像平面与目标平面不能完全平行,所以圆形标志的数字影像一般为椭圆。如果圆形标志点较大,以至于圆形标志中心与其椭圆构像中心的偏差不可忽略。故本文从摄影测量共线条件方程式出发,采用一种基于最小二乘的椭圆拟合算法,推导出偏差计算公式,本文的真正目的在于分析偏差分布规律及偏差间的关系,尽可能降低偏差的影响。     

隧道断面监测的椭圆拟合方法研究

监测隧道断面是获取隧道变形情况的有效途径。通过对管片的高精度自动测量,采用有效的椭圆拟合算法,可以求解得到隧道椭圆化的几何参数,同时,针对管片表面干扰物的影响,对数据粗差进行处理。通过工程实例的检验,证明算法有效可靠。     

一种深度图像拟合圆柱的优化方法

圆柱状构件广泛存在于古建筑仿真中,为了提高古建筑深度图像圆柱拟合的精度,针对古建筑仿真3维建模的特点,提出基于高斯图获取圆柱拟合参数初始值,然后利用圆柱距离函数参数化法进行非线性最小二乘拟合的圆柱拟合方法。实验证明,该方法不仅具有较高的精度,而且拟合结果稳定可靠。     

一种深度图像拟合圆柱的优化方法

圆柱状构件广泛存在于古建筑仿真中,为了提高古建筑深度图像圆柱拟合的精度,针对古建筑仿真3维建模的特点,提出基于高斯图获取圆柱拟合参数初始值,然后利用圆柱距离函数参数化法进行非线性最小二乘拟合的圆柱拟合方法.实验证明,该方法不仅具有较高的精度,而且拟合结果稳定可靠.     

圆形标志中心子像素定位方法的研究与实现

采用回光反射材料制作圆形回光反射标志，经摄影后得到标志的“准二值影像”；对标志的椭圆影像进行亚像素边缘提取，经最小二乘椭圆拟合后得到标志中心的子像素级位置。试验表明，可以达到0．02像素的定位精度。     

Canny算子对人工标志中心的亚像素精度定位

在使用圆型人工标志的计算机视觉检测中,人工标志的识别率和中心定位精度直接影响到检测的整体精度。传统的中心定位算法对人工标志识别率低、中心定位精度差,已不能满足精密检测的要求。文中采用Canny算子对带有圆形人工标志的数字图像进行边缘分割,通过模式识别方法、最小二乘拟合方法计算人工标志中心。该方法解决了标志识别率低的问题,提高了标志图像中心定位精度。其精度可达到亚像素级,能够满足高精度计算机视觉测量的要求。     

非线性平差精度评定的自适应蒙特卡罗法

针对现有的非线性平差精度评定理论中，蒙特卡罗法模拟次数的选择不具有客观性，无法对结果进行直接控制，以及没有同时考虑到平差参数估值、随机量改正数和单位权方差估值的有偏性等问题，把自适应蒙特卡罗法融入到非线性平差精度评定理论中。通过基于自适应蒙特卡罗法的估值偏差计算和参数估值协方差阵计算，设计了非线性平差精度评定一套理论完整的算法流程。基于对偶变量的思想，提出了参数估值偏差计算的对偶自适应蒙特卡罗法。直线拟合模型和椭圆拟合模型两个算例结果表明，非线性平差精度评定的自适应蒙特卡罗法能获得稳定且合理的精度评定结果，具有更强的适用性；对偶自适应蒙特卡罗法计算估值偏差的收敛速度更快，效率更高。     

常用海图投影平面上大椭圆航线的表象与曲率分析

利用空间矢量方法推导出了椭球面上只与起止点地理坐标有关的大椭圆航线方程，代入4种常用海图投影的正解公式，得到不同投影平面上的大椭圆参数方程；利用上述参数方程进而推导出了不同投影面上大椭圆航线的曲率与曲率半径公式。选取伦敦到纽约的大椭圆航线为例，通过绘制不同投影面上的大椭圆航线并分析其曲率、曲率半径变化曲线可知，大椭圆航线在日晷投影上的表象为曲率处处为0的直线，而在其他投影面上的表象为曲率较小但不断变化的曲线。利用推导的曲率半径公式可以计算各类大椭圆航线上任意位置的“代曲直距”，方便在不同比例尺的海图上对大椭圆航线进行量测和绘制，提高作图效率。