顾及子影像拼接参数的自检校模型

针对利用多个面阵CCD组合形成较大像幅的大面阵数字航摄相机,提出将子影像拼接参数引入到共线方程中,形成顾及子影像拼接误差的自检校成像模型,并给出利用该模型进行光束法区域网自检校空三数据平差处理,整体得到稳定可靠的子影像拼接参数估值解的算法流程。对一款国产数字航摄大面阵复合相机进行了子影像几何拼接定位试验,效果良好。     

球形全景影像位姿估计的改进EPnP算法

球形全景成像可以克服透视成像视场角的局限,实现场景全覆盖的三维重建和量测。本文在普通影像位姿估计的EPnP(efficient perspective-n-point)算法上进行了改进和扩展,提出了一种稳健快速的球形全景影像位姿估计算法。首先,构建球形全景影像的投影模型,将EPnP算法的平面透视成像模型扩展到球面成像模型;然后,采用基于全景球心、像点、控制点共线条件方程的改进EPnP算法求解控制点的球形全景像空间坐标;最后,利用Horn绝对定位算法直接解算全景影像位姿。与球形全景影像位姿估计的后方交会算法的对比试验结果表明,本文提出的方法无须迭代求解,更为稳健快速,即使控制点数目较少也能达到高精度,基于非严格共中心拼接的全景相机,重投影误差可控制在3.00像素左右。     

多镜头全景摄像机球面视频无缝生成EI北大核心CSCD

针对多镜头全景摄像机MPC室内标定参数输出的实际场景球面全景视频存在视差伪影问题,提出一种场景自适应的球面全景视频无缝生成方法,主要包括两方面内容:①MPC球面投影参数最优估计。以实际场景视频重叠区域同名像点为观测值,通过最小化球面投影中心到同名像素对应球面空间点的夹角建立误差方程对球面投影参数进行最小二乘估计,从而降低子相机摄影中心与球面投影中心不重合及场景深度变化对MPC球面全景视频输出质量影响。②MPC球面全景视频生成TPS模型构建。以MPC子摄像机视频像素球面重投影几何为全局变换、以视频拼接线上同名像点为控制点建立TPS模型,实现MPC各子摄像机视频到球面拼接视频的像素直接映射,并能最小化视频重叠区域像素拼接误差,仅通过拼接线附近像素简单混合即可消除视差伪影并实现平滑过渡。模拟成像及实际场景试验结果表明,结合场景内容与摄像机内、外参数,本文方法可实现MPC球面全景视频无缝生成且计算简单、高效,完全满足MPC高帧率视频输出要求,具有良好的应用价值。     

柱面全景图像拼接方法的仿真分析

随着虚拟现实(VR)技术的兴起,全景图像得到了更为广泛的应用,目前多通过求解单应矩阵对图像进行变换,由多相机拼接获取全景图像,但该方法会破坏成像中的共线条件,使拼接后的全景图像难以精确进行摄影测量中的三维重建等工作。本文提出了一种柱面全景图像拼接方法并对其进行仿真分析,该方法基于摄影测量共线方程,设定拼接相机的数目、成像焦距、成像位置和成像姿态,模拟多拼相机的成图过程,构建从三维点云到二维图像的柱面成像方程,通过成像方程不仅可以实现各图像的全景拼接,而且可对影响全景图像拼接精度的各参数进行定量分析,试验结果表明:1本文提出的柱面成像方程和全景拼接方法可用于不同数目相机及倾斜成像下的全景拼接;2利用成像方程推导的误差方程可知,全景图像拼接的精度受焦距误差、中心误差和旋角误差的影响,其中,焦距误差可通过图像重采样的方法校正,中心误差与摄影物距密切相关,而旋角误差主要受拼接相机数目的影响。     

一种相机标定参数的柱面全景影像拼接方法

针对全景影像拼接方法存在批量快速拼接困难、匹配精度低、匹配成功率不高等问题,该文提出一种多拼柱面全景相机影像的严密拼接方法。首先对全景相机进行标定,获取每台相机的内参数和单相机之间的相对外方位元素;再根据摄影距离以及摄影中心、像点与物点三点共线的原则,求出每张影像中像点对应的物方点的坐标;最后根据虚拟摄影中心、物点和虚拟像点三点共线的原则,得出像点在柱面上对应的虚拟像点坐标,经过角度归算和影像间的融合处理,获取柱面全景影像。实验表明,多拼全景相机影像拼接方法达到了严密、快速的拼接效果,可方便实现全景影像和单相机影像之间的坐标变换,为后续全景影像的浏览、量测、真彩激光点云的生成和实景测量等应用提供了一种影像拼接方法。     

无人机载多面阵组合宽角五相机影像拼接技术

近年来无人机在航空摄影测量中得到广泛应用,且多面阵宽角组合相机与单相机作业模式相比有诸多优势。针对无人机搭载的组合宽角五相机的影像处理问题,提出了实现大像幅影像拼接的方法与技术流程。通过在子影像重叠区域内建立视差方程,采用最小二乘法整体答解相对角元素修正量,最终得到精确的相对角元素值并作为影像的拼接参数,实现了多面阵组合五相机的影像拼接。     

POS辅助车载组合全景影像路面角点特征匹配算法

推荐了一种车载组合全景相机影像路面角点特征的匹配方法。路面到摄站的距离近,基高比大,是良好的区域网平差模型连接点,但是路面纹理匮乏,影像中存在移动物体和较为严重的尺度变化和仿射变形,难以匹配到正确的同名点。本文利用路面在一定范围内可近似为水平面的特点,根据相机与路面的距离确定近似路面,将影像路面角点投影到重叠影像,将同名点定位在一个小的矩形范围内;通过POS数据确定角点对应同名核线,矩形区域内距离核线最近的角点即为同名像点。本文匹配方法可获得一定数量的正确匹配同名点,显著降低了误匹配,内点率高,可以进一步精确估计像对间的基础矩阵,为其他地物的匹配提供了约束。     

基于罗德里格矩阵的车载激光点云与全景影像配准研究

提出一种基于罗德里格矩阵的车载激光点云与全景影像的配准算法,该方法利用车载GPS/IMU获取全景影像投影中心的初始位置,并采用共线条件方程描述全景投影中心、全景影像像点和同名激光点云间的几何关系,最后基于罗德里格矩阵变化法实现配准参数的解算。试验结果表明,本文提出的车载点云与全景影像的配准方法计算简单,并具有较高的配准精度。     

月面巡视探测器远距离单摄站定位及精度分析

针对月面巡视探测器远离着陆器后的高精度定位需求,提出了基于单摄站全景影像的定位方法。采用已获取的空间高分辨率影像提取控制点,并在单摄站的全景影像中提取相对应的控制点,通过空间交会方法完成巡视探测器的高精度定位。实验表明:提出的方法有效的减小了影像拼接时的变形,且具有稳定的定位能力和较好的定位精度,在实验的10个摄站中平均定位精度可以达到1.141m,最大定位误差为2.571m,完全能够满足巡视探测器远距离定位指标。     

结合全景影像的车载点云空洞修复方法研究

针对单一利用点云数据修复空洞而缺乏真实性的问题,提出了一种结合全景影像的车载点云空洞修复方法。该方法首先探讨了基于全景球共线方程的车载点云与全景影像精配准,然后构建了三角格网提取点云空洞范围,针对全景影像变形问题,采用了球面透视模型进行纠正,最后研究了基于SIFT算法的区域种子点密集增长算法,利用前方交会法生成填补点云。实验表明,该方法生成的填补点云具有真实性和完整性,将填补点云与原始点云融合,实现了车载点云空洞修复。     

车载全景影像核线匹配和空间前方交会

全景相机车载移动系统可以获取带有精确位置和姿态信息的序列全景影像,针对该影像数据,提出一种构建全景核线影像的方法,描述了在球面全景模型下构建全景影像之间核线几何约束的过程,并推导出具体的公式,然后在两张全景核线影像之间使用SIFT算法匹配同名点,最后根据摄影中心、像点、物点3点共线的原理,推导出全景影像的共线公式,利用前方交会的原理计算出物点的空间3维坐标。实验结果表明,本文方法可以降低全景影像匹配的难度,提高匹配点数量和精度,适用于实现基于全景影像的量测等功能。     

SAR图像对地定位的严密共线方程模型

SAR图像对地定位是解决SAR遥感信息在哪里的根本问题,它是遥感应用和处理的重要步骤。作者在分析现有几种SAR图像对地定位模型的基础上,根据SAR成像的严格几何关系导出SAR图像对地定位的严密共线方程模型。首先根据斜距图像的近地点斜距和远地点斜距推导中心投影等效焦距的计算公式,然后详细推导并给出斜距图像转化成严密中心投影图像时涉及的图像改化公式,最后根据实际星载SAR图像定位的精度对比,证明严密共线方程模型是可行的,而且其定位精度要明显优于传统的近似共线方程模型。     

多镜头组合式相机的全景SLAM

同步定位与地图构建（simultaneous localization and mapping，SLAM）是摄影测量、计算机视觉和机器人学的研究热点，并广泛应用于移动测图系统、机器人、无人驾驶车等。本文提出一种针对多镜头组合式全景相机的基于特征的SLAM解决方案。首先，本文建立了鱼眼相机的高精度检校模型，以保证鱼眼相机与全景相机之间的高精度坐标转换；然后，将多镜头组合式全景成像模型嵌入SLAM的初始化、局部地图生成、关键帧选取、图优化等各个流程中。此外，考虑全景相机变形大、基线长的不利因素，本文在特征匹配、平差、特征点跟踪等SLAM的各个步骤都进行了针对性改进。本文在两套车载全景数据集共8000余张全景影像上进行试验。结果表明，本文所提出的全景SLAM很好地实现了全景相机的自动定位与地图构建功能，并达到了接近GPS参考的极高定位精度而无须借助GPS/IMU组合导航系统。相对于主流的基于平面相机的各类SLAM系统，如Mono-SLAM、Stereo-SLAM以及RGB-D SLAM，本文提出的全景SLAM可作为良好的补充，并为GPS信号失锁时的传感器定位提供廉价的自动解决方案。     

An integrated bundle adjustment approach to range camera geometric self-calibration

This paper describes a new method for integrated range camera system self-calibration in which both traditional camera calibration parameters and rangefinder systematic error parameters are estimated simultaneously in a free-network bundle adjustment of observations to signalised targets. Its mathematical basis is collinearity and range observation equations augmented with correction models for systematic error sources identified in the data. The self-calibration results from datasets captured with two different range cameras, a SwissRanger SR3000 and a SwissRanger SR4000, are presented and analysed in detail. The method’s effectiveness is demonstrated in terms of systematic error removal and independent accuracy assessment. Up to a 54% reduction in the residual RMS was achieved by inclusion of the proposed error models in the self-calibration adjustment. An improvement of at least 74% in the RMS of object point co-ordinate differences, over that achieved without calibration or provided by the manufacturer’s software (in the case of the SR3000), was realised in an independent accuracy assessment. In addition, the effects of several influencing variables, including the range stochastic error model, the network geometry and the range measurements themselves, on key correlation mechanisms are analysed in detail.     

ADS40线阵影像空中三角测量数据处理与精度分析方法

讨论了线阵影像空三数据处理中的自动连接点匹配、粗差剔除、方差分量估计、GPS/IMU观测值权值设置、坐标转换等问题,归纳了ADS40空三精度分析方法及相应技术指标。通过实际生产项目对机载线阵影像的空三精度进行了分析,获得了满意的空三精度。     

SWDC-4大面阵数码航空相机拼接模型与立体测图精度分析

SWDC-4是由四台非量测相机组成的具有较大幅面的数码航空相机,其主要特点是高程精度高,最高可达1/10000以上。本文介绍了虚拟影像的生成原理以及北京试验区航飞试验所进行的空中三角测量处理结果;从交向摄影的角度理论上详细分析了它的几何与立体测图的精度误差,为该类型相机以后的性能优化,误差分析和实际生产中解决相应问题提供了理论上的重要依据。     

From point-based to feature-based aerial triangulation

This paper is concerned with using linear features in aerial triangulation. Without loss of generality, the focus is on straight lines with the attempt to treat tie lines in the same fashion as tie points. The parameters of tie lines appear in the block adjustment like the tie points do. This requires a unique representation of lines in object space. We propose a four-parameter representation that also offers a meaningful stochastic interpretation of the line parameters. The proposed line representation lends itself to a parameterized form, allowing use of the collinearity model for expressing orientation and tie line parameters as a function of points measured on image lines. The paper describes in detail the derivation of the extended collinearity model and discusses the advantages of this new approach compared to the standard coplanarity model that is used in line photogrammetry. The intention of the paper is to make a contribution to feature-based aerial triangulation on the algorithmic level.     

多相机数码影像光束法解算及精度分析

光束法算法通常用于解决同一相机影像的平差解算问题,文中探讨多相机数码影像的光束法解算方法,理论研究与实验分析相结合,研究建立多相机影像光束法的平差模型,并在相同条件下与单相机光束法解算结果相比较。结果表明,多相机数码影像光束法严密平差可解,且分别在不同的控制条件下与单相机光束法解算精度相当。