基于矩特征和鲁棒性估计的摄像机标定方法

针对当前平面标定方法中特征点提取方法主要为手动或者半自动方式,提出一种基于普通圆形靶标的摄像机快速标定方法.文中利用基于矩特征的椭圆中心检测方法获取包含外点的靶标特征点集;基于特征点邻域的拓扑结构构建矢量集,构建有序的图像匹配点对;利用鲁棒的参数估计方法精确求取单应矩阵.实验表明,该方法可以自动准确提取液晶显示屏上的圆形靶标的投影点,并实现图像靶标点与真实坐标的自动准确对应.利用该方法,可快速准确自动标定出摄像机内外参数和畸变参数,适用于摄像机的现场快速标定.     

基于两步修正法的摄像机定标

分析了用线性模型进行摄像机定标的缺点和局限性。然后设计了一种基于径向畸变的非线性模型,并提出了用两步修正法解算该非线性模型摄像机的内外参数。该方法将传统求解的非线性最小二乘法转换为线性最小二乘法和简单的非线性方法,实验结果表明该方法可简化计算过程以提高摄像机的标定效率,同时可改善摄像机的标定精度。     

计算机视觉中摄像机标定精度评估方法

介绍了两种经典的摄像机标定精度评估方法:Tsai提出的测量3维世界精确程度的准则和Weng提出的NSCE、NCE准则。在此基础上,提出了一种基于棋盘格长度的标定精度评估方法。该方法通过交会测量得到的多个棋盘格的边长与实际边长的误差量来衡量摄像机标定的精度,能够比较形象地描述标定结果的精度。     

计算机视觉中摄像机标定精度评估方法

介绍了两种经典的摄像机标定精度评估方法:Tsai提出的测量3维世界精确程度的准则和Weng提出的NSCE、NCE准则.在此基础上,提出了一种基于棋盘格长度的标定精度评估方法.该方法通过交会测量得到的多个棋盘格的边长与实际边长的误差量来衡量摄像机标定的精度,能够比较形象地描述标定结果的精度.     

车载摄像机外参数的动态卡尔曼滤波标定法

本文针对结构化道路条件下自主驾驶车车载摄像机外参数的动态实时标定问题,分析了自主车的动力学模型、高速公路的动态道路模型以及车载摄像机的成像模型之间的关系;利用扩展卡尔曼滤波,提出了一种在线动态标定算法,并实现了车载摄像机的实时自动标定。通过实车试验,验证了方法的正确性。     

基于非线性优化的摄像机2D标定法

基于平面靶标,利用不同的非线性优化方法精确标定摄像机的线性参数以及畸变参数。基于绝对二次曲线的图像（IAC）构成约束方程,线性求解线性模型内外参数的初始值,在此基础上充分考虑非线性模型中的径向畸变和切向畸变,利用Rodrigues旋转公式减小优化参数的个数,分别采用最速下降法和LM最优化方法求解精确参数。实验结果表明,基于非线性优化的2D标定法能够简化初始值的计算,获得精确的非线性参数,最速下降法具有较快的收敛速度,LM算法能够获得更小的投影误差,且利用优化工具箱可以显著减小计算难度。可以根据实际需要选择不同的优化算法,实现摄像机的快速精确标定。     

一种关键帧的自动提取方法

本文首先介绍了2种主要透镜畸变及摄像机标定方法;然后结合摄像机内部参数和视频帧率推导出关键帧航向重叠度计算公式;在此基础上实现了指定航向重叠度关键帧从文件源或实时源中的自动提取,文件源中采用定位关键帧自动提取算法,实时源中采用定时自动提取算法;最后利用得到的标定参数完成关键帧影像矫正。实验结果表明本文采用的算法能够高效、准确地得到矫正好的指定航向重叠度关键帧。     

多像位姿估计的全景纹理映射算法

纹理映射技术作为获取具有丰富纹理信息的真彩色点云的有效手段，正以其独特的优势广泛地应用于众多行业领域。研究了一种利用三维激光扫描仪与外置数码相机联合标定解算多张影像位姿并获取全景真彩色点云的方法。其基本思想是利用摄像机与激光扫描仪固有的相对位置姿态，通过对首张影像进行标定得到其位置姿态后，利用摄像机空间旋转的几何特性，根据首张影像的位姿获取其余影像的位姿，继而完成多张影像的纹理映射，获取全景彩色点云。对比目前主流的全景影像纹理映射算法，该算法在精度与效率上均有一定提高。对多种点云数据进行纹理映射实验，结果表明，该方法能够快速准确地获取真三维全景彩色点云，为三维精细化建模提供了数据基础。     

普通变焦数码相机快速标定方法

普通数码相机在近景摄影测量中的应用日益广泛,其标定方法备受关注。本文在传统的胶片相机标定方法的基础上,提出了一种可用于普通数码相机在焦距变化情况下的快速标定方法,并通过实验证明了该方法的可行性。     

利用二维DLT及光束法平差进行数字摄像机标定

利用共线方程和二维DLT之间的对应关系导出了由二维DLT的8个参数表达的主纵线方程式，讨论了主点初值和求解方法，给出了单张像片摄像机参数分解不惟一性及临界序列的证明，详细推导了利用二维DLT参数分解摄像机外方位元素初值的实用算法，论述了利用光束法平差进行摄像机标定的数学模型，实际图像数据实验取得了很好的结果，验证了本文所提出的摄像机标定算法的可行性。     

本质矩阵优化分解的相对位姿估计

针对从影像恢复摄像机相对位姿的问题,提出了一种基于李群表示的本质矩阵快速分解的位姿估计算法。通过加权最小二乘方法优化了本质矩阵;利用本质矩阵和平移向量的关系求出了平移向量;由本质矩阵和位姿参数的等式关系建立目标函数,基于姿态的李群表示推导了旋转矩阵迭代估计过程;优化了唯一解确定的约束条件,避免了特征点的三维重建。仿真实验和真实图像实验表明提出的算法精度和鲁棒性均优于传统算法,算法效率得到明显提高。提出的算法避免了矩阵奇异值分解运算和大量的矩阵计算,而且只需对两组解进行唯一解确定,能够实现相对位姿的快速高精度估计。     

一种基于分布式目标互易性判断的SAR极化定标改进方法

针对极化SAR定标算法中一些分布式目标并不满足互易性的问题,提出一种对分布式目标互易性进行判断的方法。通过计算选取分布式目标的极化散射矩阵与互易子空间的夹角,来进行互易目标的初步选择,并利用相干性来实现最终分布式目标定标样本的选择。实现了对中电38所海南X波段全极化SAR数据的极化定标,实验证明了该方法的优越性。     

地面检校场POS辅助航空摄影测量检校方法

POS辅助航空摄影测量中会存在视准轴误差和空间位置偏心差,其会对最终结果精度产生较大的影响,传统的飞行检校方法存在耗费大以及对天气、空域等因素的要求高等特点,不方便进行经常性检校工作。本文提出了一种基于地面检校场的检校方法,并详细推导出误差解算数学模型,同时利用建立好的地面检校场设计试验,最后的试验结果证明了该方法的正确性。     

顾及平面特征的车载激光扫描系统外参数标定法

激光扫描仪外参数的标定是获取高精度三维地理信息数据的前提和保障。传统标定方法大多需布设特定的检校场、人工采集检校点,求解过程计算量较大。基于此,本文提出通过采集不同车行方向的同一区域的点云数据,提取平面特征数据并进行平面特征数据的自动化配准,对多个不同角度的平面特征的共同检校,实现三维空间中不同车行方向采集的相同地物点云的重合,最终完成系统外参数的标定的方法。试验结果显示,该方法对车载激光扫描系统外参数的标定实现了自动化,减少人工参与且达到了较高的检校精度。     

单应性几何下的后方交会直接解法

传统的后方交会最小二乘解法需要良好的外方位元素初值。在无初值或者初值不够精确的情况下,最小二乘迭代不容易收敛。在近景摄影测量或者计算机视觉等领域,往往不提供良好的初值,无法适用传统的后方交会解法。针对上述情况,本文提出了一种基于单应性矩阵的后方交会直接解法,在不需要初值的情况下,获取外方位元素的直接解。该方法根据单应性矩阵所描述的平面几何关系,利用单应性矩阵内在的约束条件,将后方交会问题转换为一个二元二次方程组的求解问题。该方法受舍入误差影响小,在无偶然误差的情况下,解算精度能达到10–9量级,能够避免传统直接解法计算复杂的问题,为传统的平差迭代解法提供良好的初值。此外,在多个控制点共面的情况下,该方法能够直接获得外方位元素的精确解。实验结果表明:在各种不同倾角拍摄的情况下,该方法均能够获得稳定的外方位元素,为后续的后方交会最小二乘算法提供良好的初值。采用本文方法计算的初值参与平差,能够达到与人工给定初值平差一致的精度,且迭代收敛速度是人工给定初值平差的2倍以上。在控制点共面的情况下,该方法的反投影精度能够达到亚像素级,且精度优于大部分主流的直接解法。     

顾及姿态线性误差的微小卫星面阵影像在轨几何检校

微小卫星由于平台体积、重量、能源等限制，其上搭载的姿态、位置测量设备精度不高，导致其直接对地定位误差较大。通过对某微小卫星嵩山地区的多景面阵影像进行姿态角常差检校，发现姿态角系统误差随时间线性变化的规律。为了提高定位精度，本文提出一种针对面阵的顾及姿态线性误差的偏置矩阵和二维探元指向角几何检校模型。相对于传统的姿态角常差检校模型，本文方法考虑了姿态角系统误差随时间线性变化的规律。试验结果表明，经过内外方位元素检校后，卫星的定位精度从数十千米提升到十米以内，相对于传统的常差模型，本文提出的检校模型有效地消除了姿态随时间线性变化的系统误差。     

利用Vicon系统进行IMU标定

针对传统IMU标定方法操作复杂、过于依赖转台的问题,本文提出了一种利用Vicon系统进行IMU标定的方法。首先,利用预积分技术将IMU数据与Vicon数据融合,得到IMU残差;然后,将Vicon相邻帧间的状态量相减,得到Vicon残差;最后,将IMU残差和Vicon残差放到同一个状态向量中,并引入边缘化先验信息,建立非线性优化函数,求解得到陀螺仪和加速度计的零偏估计参数。同时本文设计EuRoc数据集测试试验和室内定位对比试验,结果表明,该方法对IMU的标定结果优于传统方法的标定结果,具有更高的精度。     

北斗卫星类型间偏差快速改正分析

针对北斗卫星类型间偏差（ISTB）导致载波相位差分高精度定位（RTK）的整周模糊度无法固定问题，本文提出了改进ISTB快速改正方法，在观测量层面仅利用1组不同卫星类型的载波相位差分观测量即可实现ISTB估计与改正，实际应用中较传统方法更具普适性与简易性。该方法的测试结果表明，ISTB值由NH码调制不同引起，不同频点的ISTB值具有不一致性；此外，有无改正ISTB的北斗RTK性能对比反映了ISTB会严重降低整周模糊度固定与RTK定位性能。由此可知，本文方法能够保障现阶段北斗接收机更新换代过程中北斗RTK的高精度与高可靠性能。     

高分辨率光学遥感卫星在轨几何定标现状与展望

光学遥感卫星影像在轨几何定标是确保影像几何质量的必要环节。首先介绍了光学卫星在轨几何定标方法的研究现状;然后,对于当前主流的基于地面几何检校场的在轨几何定标方法,结合光学卫星地面分辨率不断提高的发展趋势,阐述了其受限于对参考影像的依赖而存在的问题;最后,论述了无需地面定标场的在轨自主几何定标的发展趋势,并提出了多种基于多角度交叉约束成像的在轨自主几何定标方法构想。     

IMU/DGPS系统辅助ADS40三线阵影像的区域网平差

推导了ADS40航带间外方位元素归一化处理的数学公式，设计了一种描述IMU/DGPS系统误差的数学模型，采用改进的定向片内插模型实现了ADS40影像的区域网平差。试验结果表明，仅需一个地面控制点，IMU/DGPS数据的定位精度就可显著提高，在四角布设地面控制点的情况下，IMU/DGPS数据与ADS40影像的联合平差可得到优于1.5个像素的3维定位精度；构架航线对平差结果的改善作用有限，在作业中采用的必要性不大。