无人机遥感影像大规模光束法平差快速解算

为实现对无人机遥感影像大规模光束法区域网平差的快速解算,采用逐点消元法并利用分块稀疏矩阵保存消元后的法方程,以减少内存的使用量;利用预处理共轭梯度算法实现快速解算,利用OpenMP技术实现预处理共轭梯度迭代计算多核并行处理。结果表明,将消元法和预处理共轭梯度算法用于无人机遥感影像大规模光束法区域网平差解算,既可节省内存,又可提高计算效率。     

大型方程组快速解算方法研究

本文研究了大型方程组的解算方法，给出了改进的共轭梯度算法和预条件共轭梯度算法，推导了相应的计算公式。对各种算法的计算效率进行了比较，结果表明，改进的共轭梯度法和预条件共轭梯度法能有效提高大型方程组的解算效率，其缺点是不能精确给出参数估值的验后协方差矩阵。     

近景区域网平差的预处理共轭梯度稀疏解法

针对大规模、近病态法的近景区域网平差法方程快速解算问题,提出基于预处理共轭梯度(preconditioned conjugate gradient,PCG)法的稀疏解算方法。首先,通过选择与法方程系数矩阵对应的对角平方根矩阵作为预处理矩阵,以改变待估参数向量的坐标基,进而改善法方程系数矩阵性态,达到利用PCG提高收敛速度和解算精度的目的;然后,通过应用稀疏矩阵提高平差法方程系数矩阵的储存与求解效率。实验结果证明,该方法不影响摄影测量中区域网平差中多类、多尺度参数同时解算的收敛域,不但具有很高的解算精度,而且速度较快。     

独立法和连续法相对定向元素的直接转换方法

从独立法相对定向和连续法相对定向的数学模型出发,分析并得到在独立法相对定向和连续法相对定向中分别作为基准坐标系的基线坐标系与左方像空间坐标系间的转换关系,进而推导并给出独立法和连续法相对定向元素的直接转换的具体方法。仿真数据与真实数据实验结果表明:基于传统算法解算得到的独立(连续)法相对定向元素,可使用本文算法转换为连续(独立)法相对定向元素,且其相对定向精度指标与传统算法解算得到的连续(独立)法相对定向元素精度指标相当,满足实际生产精度要求。     

非垂直摄影条件下相对方位元素解算方法研究

改进了传统近似垂直摄影条件下的立体像对相对定向算法,提出了一种基于倾斜摄影条件下的解算立体像对相对方位元素的新算法,并将其应用于不同视角倾斜影像组成的立体像对的相对定向。以单独像对相对定向系统为基础,重新推导了小倾斜情况下的共面条件方程形式,进一步分析了大倾斜情况下的解算工作,给出了重新确定相对方位元素初值和对倾斜像片像点坐标进行旋转变换这两种方案。为了验证本文方法的正确性,用Z/I DMC面阵数字相机拍摄的嵩山地区检校场的航空影像进行测试。实验结果表明:本文提出的方法能够解决倾斜摄影条件下非下视影像或旋角过大影像的相对定向问题,解算结果满足了相对方位元素精度要求。     

大旋角影像的绝对定向方法研究

针对近景摄影测量中影像与地面坐标系间存在大旋转角的问题,在分析现有绝对定向算法的基础上,提出了一种适合大旋转角影像的绝对定向方法,采用奇异矩阵分解获取较准确的角元素初值,并结合最小二乘平差进行粗差剔除和绝对定向精确参数解算。试验表明,本算法计算简单、收敛速度快,具有很好的实用价值。     

短基线GPS定向系统及搜索模糊度优化算法的研究

GPS载波相位测量相对定位可以达到毫米级精度,利用GPS载波相位测量方向可以达到2密位的精度。研究了载波相位双差测量方向的原理和应用最小二乘法解算基线矢量的算法,详细讨论快速解算整周模糊度的优化算法。实验结果表明,应用双GPS测量方向的原理和搜索模糊度优化算法正确,其定向精度达2密位,解算时间小于0.3秒,并运用于产品中。     

基于LM方法的大姿态角影像空间后方交会

针对低空遥感影像存在大姿态角度的特点,提出采用Levenberg-Marquardt(LM)方法实现影像空间后方交会模型的收敛解算。基于仿真数据对该方法进行了验证,并与基于单位四元数的无初值依赖算法比较。结果表明,LM方法具有与单位四元数法相当的可靠性;通过选择合适的阻尼因子,LM法迭代效率更高。     

GPS双天线定向系统及优化模糊度搜索算法

研究了GPS载波相位双差测量方向的原理和应用最小二乘法解算基线矢量的方法;提出了快速解算整周模糊度的优化算法.实验表明,采用基线长度作为约束条件,应用GPS双天线测量方向的原理和搜索模糊度优化算法正确,其定向精度达0.12°,解算时间小于0.3s.     

非线性模型参数估计的大洪水解算方法

直接搜索算法作为非线性模型参数估计的一种求解方法,具有无需求导,适用范围更广的优点,因而成为近年来的研究热点。将大洪水算法作为一种新的直接搜索算法引入到非线性模型的参数估计中,并以实例进行了计算分析,结果表明:大洪水算法是一种简单有效的非线性模型参数估计的直接搜索解算方法,不但在算法性能上表现优越,而且解的搜索不依赖于初值,能以较大概率收敛到全局最优解,是一种值得推广的直接搜索算法。     

利用人工鱼群算法优化高斯过程模型及应用分析

基于高斯过程利用传统共轭梯度法搜索超参数,存在对初始值依赖性强、获得局部最优解的不足。本文采用人工鱼群算法对超参数进行智能寻优,建立了基于人工鱼群算法的高斯过程模型对变形体形变进行预测分析。通过隧道和基坑两个工程实例计算比对分析,NN、SE和RQ 3种核函数中NN核函数的预测效果最好,平均相对误差分别为0.69%和1.06%。结果表明超参数优化模型的预测精度得到了较大的提高,改善了高斯过程算法本身存在的超参数求解方面的不足,效果明显。     

基于改进BP神经网络的GPS高程拟合方法

BP神经网络用于GPS高程拟合时存在收敛速度慢,受初始值选取影响大和易陷入局部极大值的问题。本文提出一种改进的BP神经网络高程拟合方法,将模拟退火算法(Simulated Annealing,SA)引入BP神经网络模型,利用模拟退火算法的全局寻优能力对BP神经网络的初始值进行选择,同时优化神经网络的各层神经元之间的连接权值和阈值,提高BP神经网络拟合法的拟合精度、收敛速度和推广泛化能力。最后结合实际算例对所提方法的拟合性能进行验证,结果表明利用模拟退火算法改进的BP神经网络进行高程拟合是可行且有效的,拟合结果优于传统BP神经网络法。     

顾及灰度和梯度信息的多模态影像配准算法

基于特征匹配的多模态影像配准方法无法达到像素级配准精度要求。本文研究了一种顾及灰度和梯度信息的多模态影像配准算法。基于马尔科夫随机场（MRF）的非参数化配准模型充分利用多模态影像的图像信息进行相似性测量,同时考虑了灰度及梯度统计信息,求解方法上对值空间进行离散化,提高收敛速度。通过3组多模态影像的配准试验,验证了该算法的可行性。试验表明：本文算法的配准效果优于基于人工刺点的多项式模型配准和只考虑灰度信息的多模态影像配准;与此同时,该算法对于较大形变的影像配准也具有一定的适用性。在空间精度方面,平均配准误差小于1个像素,最大配准误差小于2个像素。     

一种基于先验知识约束的图像盲解卷积恢复算法

在对现存的图像盲解卷积恢复算法进行阐述的基础上,介绍了一种根据概率统计理论推导的极大似然图像恢复算法.该算法通过用共轭梯度法对一个误差函数进行最小化来实现.并且在运算的过程中,加入了一些先验知识,如非负性和有限支持域等约束.     

一种基于先验知识约束的图像盲解卷积恢复算法

在对现存的图像盲解卷积恢复算法进行阐述的基础上,介绍了一种根据概率统计理论推导的极大似然图像恢复算法。该算法通过用共轭梯度法对一个误差函数进行最小化来实现。并且在运算的过程中,加入了一些先验知识,如非负性和有限支持域等约束。     

基于中位参数法相关观测的抗差加权整体最小二乘算法

在抗差加权整体最小二乘算法中，抗差模型的抗差性与初值的好坏关系极大，若以最小二乘或整体最小二乘估值作为初值，必定会受到粗差污染而影响其抗差性。考虑到观测向量和系数矩阵存在相关性，首先推导了部分变量误差（partial errors-in-variables，Partial EIV）模型的加权整体最小二乘算法，在此基础上提出了一种利用中位参数法求解抗差迭代初值的相关观测抗差加权整体最小二乘算法。然后采用中位参数法确定抗差初值，考虑到可能出现的粗差对观测空间与结构空间的综合影响，基于标准化残差构造权因子函数，实现其抗差解法。仿真实验结果表明，此算法具有良好的抗差性能，其参数估计结果比传统算法精度更高，且随着粗差个数的增加，其抗差稳定性较好。     

共轭方向直接法及其收敛性

本文给出一种新的直接法，构造一组特定的共轭方向，使其只需沿一个方向进行一维搜索，比通常的共轭方向法节省了许多一维搜索的工作量，从数值计算上看，迭代次数较Ｐｏｗｅｌｌ法有明显减少。     

区间约束平差模型的共轭梯度积极集算法

主要研究参数带有区间约束的平差算法，通过把平差问题转化成一个带有区间约束的二次规划问题，利用积极集对二次规划问题进行划分与重组，结合无约束共轭梯度优化算法，给出了带有区间约束的平差算法，并同时给出了参数解的精度评估。由于投影梯度法可以迅速改变积极约束集的构成，新的算法比经典的积极集法效率更高，可以降低模型的不适定性，保持参数先验信息中的统计、几何或物理意义，适合于求解大规模的带有区间约束的平差问题。     

界址点测量中起算误差的实证分析

针对界址点测量误差来源中起始误差含义、大小及其影响程度缺少精确分析等问题,基于RTK规范和地籍调查规程的相关技术指标,采用理论分析与实证相结合的方法,界定了起始误差的含义,得出了符合实际情况的起始误差的大小及其影响程度。采用极坐标法测量界址点时,其起算误差应理解为测站点与定向点之间的相对中误差;起算误差是界址点测量的主要误差来源之一;实践中定向边长应尽可能选用长距离已知边,定向边长不宜小于测站最大观测距1/2。理清了界址点测量中起始误差的含义,理论与实证的起算误差大小相当,能够用于支撑相关规程制定和修改地籍图根控制测量技术指标。     

基于偏差原则和正则化方法反演晴空地表BRDF和反照率

提出一种反演晴空地表反照率快速稳健的新算法——混合算法。该方法首先利用双参数模型函数确定正则参数的初始值,然后由基于Morozov偏差原则的高阶收敛算法确定正则参数,继而通过Tikhonov正则化手段来反演BRDF模型。从POLDER-3/PARASOL BRDF数据库中任意挑选不同覆盖的地表像元测量数据,与MODIS全反演法结果作比较,对比较结果给予了讨论;最后选择天津市地区的卫星图像进行反演实验,并就反演结果给出了误差分析和算法模型的评价。