GPU并行区域网平差

为了进一步解决大数据量带来的平差效率低下的问题,引入GPU并行计算技术,同时使用预条件共轭梯度法以及不精确牛顿解法求解区域网平差过程中的法方程,构建了适用于GPU并行计算的全新的区域网平差技术流程。本文方法避免了存储法方程系数矩阵,而是在需要的时候实时的计算该矩阵,使得本文算法相较于传统的算法所需的计算机内存空间大幅减少(仅需要存储平差原始数据即可),平差计算速度明显提升,同时计算精度与传统方法相当。初步试验证明,本文的方法在普通电脑上仅需要约1.5min即可完成对4500张影像、近900万像点数据的平差计算,且计算精度达到子像素级。     

区域网空中三角测量数据平差计算效率提升策略

针对光束法空中三角测量区域网平差数值计算中计算量占比很大的法化方程组系数矩阵,提出了一种摄影区域影像片号编排下的法化方程组系数矩阵降维精简策略,可以有效降低数据处理的时间复杂度和空间复杂度,从而明显提升平差计算效率。利用实际作业数据进行了计算效率试验,与常规空中三角测量区域网数据平差相比,计算效率提高了近11倍。     

总体最小二乘用于线阵卫星遥感影像光束法平差解算

顾及像点观测方程的系数矩阵中存在随机误差,提出了基于总体最小二乘的线阵卫星遥感影像光束法平差模型。在假定像点观测误差和系数矩阵误差均为独立、等精度分布的基础上,利用拉格朗日条件极值法推导了包含外方位元素虚拟观测方程和控制点误差方程的总体最小二乘光束法平差算法的具体公式和计算方法。该方法利用方差分量估计确定各类虚拟观测值的方差,可求解包含多类虚拟观测量的平差问题,并可用先验信息或岭迹法确定系数矩阵观测值的权比例系数,从而克服了现有总体最小二乘虚拟观测方法不能处理多类虚拟观测值的不足,确保了光束法平差可正确有效求解。分别利用模拟算例与两组真实影像进行了试验验证。结果表明,相比于常规最小二乘虚拟观测法以及现有总体最小二乘虚拟观测方法,本文方法具有更高的求解精度与适应性。相较于传统线阵卫星遥感影像光束法平差方法,本文方法可以获得更高的平差计算精度。     

LM算法在稀疏矩阵光束法区域网平差中的应用

通过介绍光束法区域网平差的误差方程和法方程的建立,针对解算法方程的算法进行了对比分析。针对高斯牛顿法在解算非线性模型最小化中存在的问题,提出将LM算法应用于非线性模型的最小化解算,并通过算例验证了LM算法的优越性。为了提高区域网平差的效率和实用性,相对于传统LM算法解算的稠密性,提出了在LM算法中采用稀疏矩阵的方法来解算光束法区域网平差的法方程,验证了将LM算法应用于稀疏矩阵光束法区域网平差的可行性。     

平面控制网网点优化排序研究

本文利用法方程系数阵的稀疏性,将Banker算法和RCM算法应用于平面控制网数据处理,实现网点自动优化排序,压缩了法方程系数阵的存贮空间。借助于各类平面网平差模型对Banker 算法和RCM算法进行了比较、分析。采用优化排序算法不仅能扩大微机的解算容量,同时也提高了解算速度,减少了计算过程中的舍入误差,且适用于任意平面网、高程网,GPS网的自动化数据处理。     

旋转多基线摄影光束法平差法方程矩阵带宽优化

提出了一种对近景旋转多基线摄影影像进行重新排序编号从而优化光束法区域网平差法方程系数矩阵带宽的方法。首先,根据影像间的相互联系及其地面覆盖范围,计算每张影像的等效摄站位置;然后根据等效摄站间的坐标关系对其进行重新排序编号,得到各影像的逻辑顺序;最后借助影像的逻辑顺序求解平差法方程系数矩阵实际带宽值。试验结果表明,通过上述方法求出的带宽相对于按照影像原始摄影编号计算出的带宽值有很大改进,一定程度上提升了近景旋转多基线摄影实际应用中计算机的运算效率,减少了平差运算对计算机内存的消耗。     

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。     

导线网间接平差算法分析与实现

本文基于间接平差模型,定义了导线网平差程序设计中数据格式,分析了近似坐标自动概算、误差方程构建以及法方程生成3个关键问题,给出了构建法方程的两种方法:基于误差方程系数矩阵B、常数项矩阵L及权阵P的间接法与逐观测值法化的直接法。结合定义的数据格式,设计了近似坐标自动概算与法方程生成的程序实现算法,用实例验证了算法的正确性及可行性,并对两种方法在计算中所耗费的计算资源进行了分析。     

大范围倾斜多视影像连接点自动提取的区域网平差法

提出了一种大范围倾斜多视影像自动连接点提取和光束法区域网平差算法。首先利用POS数据对倾斜影像进行矫正并预测候选像对,使用SIFT特征进行影像匹配;然后利用并查集数据结构实现多视影像间连接点对应关系的快速确定;最后将POS数据和控制点数据作为带权观测值进行平差解算。选取3种典型的倾斜相机系统(组装轻量级倾斜相机、国产SWDC-5相机、微软UltraCam相机)进行了试验,结果表明,本文算法能够适应国内外流行的倾斜摄影系统,且一次性可处理的影像数目超过2000张;在相同条件下倾斜影像光束法区域网平差的整体精度优于传统垂直摄影情形,实际精度可以达到水平方向0.75 GSD,高程方向2.0GSD。     

总体最小二乘平差下的基准影像辅助国产卫星影像定位

针对国产卫星影像可能缺少实测控制数据的情况，本文提出利用基准影像辅助几何定位的方法，以提高定位精度。同时，考虑到像点坐标观测方程的系数矩阵中存在随机误差的情况，本文在进行区域网平差时采用总体最小二乘法替代传统最小二乘法，使得定位结果更加合理。通过对"资源三号"和"天绘一号"影像在国内外的试验验证了该方法的可行性与有效性。     

三线阵影像外方位元素平滑方程自适应光束法平差

外方位元素数据是影响光学卫星影像几何定位精度的重要因素,其精度不仅取决于姿态和轨道测定系统的精度,还与卫星平台稳定度紧密相关。在实际卫星工程中,姿态测定系统存在突变现象,导致处理航线中上下视差发生较大变化。本文在全三线交会EFP光束法平差理论基础上,提出在光束法平差中采用外方位元素自适应分段平滑策略及其数学模型。即根据立体影像上下视差差分数据,对立体影像进行自动分段;在此基础上,对不同段的外方位元素平滑方程赋予不同权值,共同参与光束法平差。通过实际卫星影像试验表明,该方法可有效抑制卫星姿态测定系统突变对立体影像无控定位精度的影响,尤其是高程精度改善显著。     

利用单位对偶四元数进行航空影像区域网平差解算

将对偶四元数应用于摄影测量中,提出了一种基于单位对偶四元数的航空影像区域网平差解算方法。相比于常规的平差方法和四元数方法,该算法的最大特点是将影像的摄站位置和姿态以一个单位对偶四元数整体表示,从而构建基于对偶四元数的区域网平差模型,并采用具有约束条件的参数平差进行解算。利用两个地区不同比例尺的实际航空影像数据进行实验,结果表明,该算法的平差精度与常规的区域网平差方法相当,对影像比例尺及控制点的数量与分布的需求也与常规的平差方法基本相同,为对当前轻小平台获取航空影像进行摄影测量处理提供了一条新的技术思路。     

一种快速的无人机影像无缝拼接方法

本文针对传统的低空无人机影像拼接处理速度慢和几何精度低的问题,提出了一种快速的无人机影像无缝拼接方法:对输入的原始影像按一定尺度进行降采样,在降采样的影像上进行SURF特征提取和匹配,利用RANSAC方法估计初始的相对单应矩阵,然后用Levenberg-Marquardt方法精化单应矩阵,计算出初始的绝对单应矩阵后利用稀疏光束法平差估计出精确的单应矩阵,通过降采样影像与原始影像的单应关系传递单应矩阵到原始影像级,最后进行影像合成,形成整体拼接图。实验结果表明该方法可以有效地提高拼接速度,解决拼接错位问题。     

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。     

大型稀疏正定法方法非零动态存储三角分解法

本文针对具有正定性质的大型稀疏法方法,提出了大型烯疏正定法方程的非零动态存储三角分解法,动用复式链表来动态存储稀疏矩阵。这种解法规律性强,简单直观,更易于计算机上实现,很好的解决了大型稀疏法方程所遇到的困难,极大提高了数据处理的效率。     

超高阶重力场模型最小二乘快速实现

采用最小二乘方法解算超高阶重力场模型,不可避免会遇到大型矩阵的计算,直接求解是难以实现的。本文从重力场模型的基本观测方程出发,利用正余弦函数和面球谐因子的正交性,分析系数矩阵及法矩阵的特点,在法矩阵块对角化的基础上,利用系数矩阵求解法矩阵时“次m”递增的特点,对法矩阵求解方程进行约化、对Legendre函数的计算和存储方式进行了设计,结合缔合Legendre函数关于赤道的对称性,解决了大型矩阵存储及计算效率低下的难题,实现了超高阶重力场模型最小二乘方法的小存储、高效率的解算。通过试验模拟,改进后的方法相比传统块对角方法效率提高300倍,利用此方法可以在普通PC机上快速、高精度地解算2160阶次超高阶重力场模型,算法精度相比数值积分方法至少提高了5个数量级,并且在一定程度上可以评估原始观测数据的精度。     

UAVRS影像空中三角测量实验研究

无人飞行器低空遥感系统(UAV Low Altitude Remote Sensing System简称UAVRS系统)适合于在阴云山区低空获取高分辨率垂直和倾斜影像,但获取的影像存在像幅小、数量多、基线短、重叠度不规则且倾角过大等问题,而这些问题,都是国内外现有的数字摄影测量系统面临的新问题。本文提出以带权观测值光束法平差解决UAVRS复杂影像区域网的空中三角测量问题的方法。其技术要点在于,从提高单模型定向的精度出发,以单模型定向元素为基础构建自由区域网,为带权观测值光束法平差提供有效初值。经试验表明,空三加密点的平面精度为0.386m,高程精度为0.525m,基本能达到1∶2000地形图测图的要求。