增强现实系统中虚拟与现实信息空间视觉匹配的算法研究

本文在对相机成像原理研究的基础上,通过一台数码相机从不同方向拍摄的两幅或两幅以上二维图像,实现实际空间坐标和数码相机像平面坐标的透视变换,建立现实空间坐标系与像素坐标系之间的变换关系,并推导出通过相机校准来确定相机参数的数学过程。通过这个算法可以解决虚实的视觉匹配问题,为增强现实系统提供基本支持。最后还通过实验验证算法的正确性。     

摄影测量转角系统及其应用

空间直角坐标变换(暂不包括平移)公式中的系数矩阵为正交矩阵。当新、旧坐标系同为右手(或左手)系时,系数矩阵的行列式等于+1,此时坐标系的变换为一旋转变换,所对应的矩阵称为旋转矩阵。如果一个为右手系,而另一个为左手系时,系数矩阵的行列式等于-1,所论的变换是旋转和反射变换的乘积,因而对应的矩阵称旋转—反射矩阵。这两种矩阵在不同文献中有不同的叫法,前者有时称为正常的或第一类正交矩阵,后者称为非正常     

基于豪斯霍尔德变换的三维空间柱面拟合

针对点云三维建模中一般空间任意姿态的柱面拟合问题,提出通过豪斯霍尔德变换直接求得测量坐标系和柱面坐标系的旋转矩阵.详细介绍了先由点云法向量计算得到轴向向量,通过豪斯霍尔德变换再进行投影,达到降维处理,再拟合平面多项式曲线,最后扩展到三维空间以达到拟合一般曲面的目的.通过实例计算与分析论证该方法拟合的曲面精度可靠且有效可...     

GNSS点位误差转换方法研究

鉴于GNSS点位误差在大地坐标系和空间直角坐标系之间的转换公式复杂和参数单位不统一,借助子午圈曲率半径和平行圈半径将大地坐标系下经纬度的角度量误差转换为长度量误差,并推导了形式简单且为正交矩阵的误差转换矩阵。理论和算例证明,该误差转换公式可代替现有的空间直角坐标系与高斯平面直角坐标系之间复杂的误差转换公式。     

不同大地坐标系和不同空间直角坐标系换算公式及其应用

本文利用旋转矩阵(R),度量矩阵(H)和雅可比矩阵(J)按矩阵代数导出不同大地坐标系和不同空间直角坐标系的换算公式。然后,分析了四种换算公式间的关系。最后,给出了计算例。实践结果表明,这些变换公式可用之于实际作业。     

基于轴对准法的坐标系生成与转换

轴对准法可以较好地解决小范围内空间坐标系的生成与转换问题。本文详细介绍利用轴对准法进行空间坐标系生成与转换的算法,并将其应用到相机标定控制架的稳定性检验与测量成果的实际精度评定中。研究表明,轴对准法是小范围内坐标系生成与转换的有效方法。     

一种基于BFGS修正的正态分布变换点云配准方法

点云配准是点云数据处理中的关键问题，针对原始正态分布变换算法求解Hessian矩阵时间复杂度高的问题，本文提出一种基于BFGS算法修正的正态分布变换点云的配准方法。通过利用目标函数的梯度值及增量参数更新正定矩阵，以正定矩阵近似代替Hessian矩阵的逆矩阵，确保算法每次迭代方向均为函数值下降方向，降低了算法的时间复杂度；通过模拟数据试验及实测数据试验，验证了本文算法的可行性，其在保持原始正态分布变换算法精度的前提下，提高了算法的配准效率。     

任意旋转参数下的坐标转换算法及其在高铁测量中的应用

现代智能型全站仪可以在不整平的情况下进行高精度的三维坐标测量,但应用到工程坐标系需要把不整平测量的三维坐标通过公共点进行坐标转换。对基于罗德里格矩阵直接解算的坐标转换数学模型进行了研究,编制了计算软件;并与布尔沙模型及罗德里格矩阵迭代算法的计算结果进行对比分析。该算法通过纯线性的方法解决了非线性约束问题,模型稳定可靠、转换精度高,适用于任意旋转角的三维空间坐标转换。通过该算法求得工程坐标系下全站仪不整平测量时的站心坐标,应用于高速铁路的轨道测量过程中,将会大幅度提高测量效率。     

基于改进的Bursa模型坐标转换的探讨

针对目前空间坐标转换方法,提出一种改进的Bursa模型,利用模拟数据的计算与分析,对该方法进行坐标转换的收敛与迭代情况,以及参数估计准确性做了相关探讨,表明该方法可以求解任意欧拉角的坐标系转换。     

相机与激光跟踪仪相对位姿标定方法的研究

在空间目标的六自由度精密测量中,激光跟踪仪测量技术与视觉测量技术的联合应用越来越多,为解决相机坐标系与激光跟踪仪位姿模型的标定问题,研究一种利用罗德里格矩阵标定相机坐标系与激光跟踪仪坐标系相对位姿的方法。首先,分别用激光跟踪仪与相机测量出公共靶点坐标和拍摄含有靶点的照片,再用标志中心提取算法和单张相片空间后方交会算法解算出靶点在相机坐标系下坐标,最后利用罗德里格矩阵进行坐标系转换,即可标定出相对位姿。实验结果表明:标定模型X轴平均误差和均方根误差分别为0.005 7mm和0.006 2mm;Y轴平均误差和均方根误差分别为0.003 2mm和0.003 5mm;模型的标定精度和稳定可靠程度基本满足测量需要。     

一种适用于大角度的三维坐标转换参数求解算法

针对传统的三维基准转换模型局限于求取小角度的三维基准间转换参数的缺点,提出了一种适用于大角度的三维基准转换参数求解模型。利用实测数据和模拟数据对此模型进行了验证,结果表明,所提出的算法适用于任意角度的三维基准转换,既可利用传统的最小二乘方法估计坐标转换参数,又可利用整体最小二乘方法进行参数求解,可靠性高,解算速度快。     

关于坐标旋转法进行地球静止轨道导航卫星广播星历拟合的探讨

介绍基于坐标选转法的GEO广播星历拟合算法,推导坐标系旋转前后卫星瞬时轨道根数及其摄动的解析关系式,分析选择不同惯性系(不同的X轴指向和不同旋转角)对卫星轨道根数及其摄动的影响,通过仿真GEO轨道的广播星历拟合实验分析不同坐标旋转角度对星历参数拟合结果的影响。分析和试验表明:①采用简化法,经坐标变换后得到的轨道倾角不为常数,而是随着选择的参考历元不同呈周期性变化;②选择不同的惯性参考系会导致轨道倾角摄动以不同的放大倍数放大后被新坐标系的轨道升交点赤经摄动和近地点幅角摄动吸收,放大倍数可达几十倍至上百倍甚至出现奇点;③拟合得到的GEO卫星星历参数Δn和.Ω的取值范围随坐标旋转角的增大而减小。     

基于改进SQPM算法的三维直角坐标转换

给出了七参数三维直角坐标转换的严密表达式,将改进SQPM算法用于大旋转角的三维直角坐标转换。实验表明该方法能在大范围内实现收敛且结果稳定、精度较高,适合于大旋转角的三维直角坐标转换。     

无控制点实现北京54坐标与西安80坐标系统的转换

阐述了利用我省北京54和西安80两套坐标系统下的1：10000地形图的各图幅角点作为公共控制点去求取福建省各地区的北京54和西安80两套坐标系统下的转换参数,同时对这些参数进行了精度检验,并得出了有益的结论.     

高速公路中投影长度变形的处理

介绍采用平移投影中央子午线和赫尔默特坐标变换公式,处理工程中投影长度变形和相邻工程衔接的方法。利用覆盖工程的长基线获得坐标变换的旋转角,利用工程控制网的关键点获得坐标变换的平移量。     

适用于任意旋转角的三维直角坐标转换方法

直接从三维直角坐标转换的非线性方程出发,根据最优化问题的极值条件,采用基于同伦连续思想的Li-Yorke算法进行求解。结果表明,该方法是一种结果稳定、精度较高的大范围收敛方法,适用于任意旋转角的三维直角坐标转换。     

基于非线性最小二乘的坐标转换及精度分析

在GPS应用中经常涉及到坐标系转换的问题。利用七参数线性模型进行坐标转换是目前常用的坐标转换方法,但是当旋转角较大时,利用七参数线性模型转换会存在较大的模型误差。本文提出七参数模型的非线性最小二乘求解方法,结合模拟坐标数据比较了非线性最小二乘与传统迭代法的求解精度。结果表明：在旋转角较大的情况下,利用非线性最小二乘方法求解坐标转换参数精度比迭代法有明显提高。     

基于罗德里格矩阵的空间坐标转换

三维坐标转换一直是测量领域的一个重要内容。针对现有算法普遍存在的不适用大旋角转换、计算繁杂等缺点,从旋转矩阵的表达方式入手,提出了一种基于罗德里格矩阵的三维坐标转换方法。算例分析表明,文中方法无需线性化,计算简便,且能适用大旋角转换。     

基于速度场模型的区域CGCS2000坐标实时转换

从WGS84到CGCS2000的坐标转换,涉及坐标框架转换和历元转换两个问题。如何提高大区域坐标转换精度,是一直以来的研究热点,针对大区域坐标转换精度较低的问题,考虑历元转换,提出融合速度场改正信息的坐标转换方法。该方法对建立速度场改正模型进行了研究,分析比较了各模型的精度和可靠性,在此基础上选择一种模型用于实现CGCS2000坐标实时转换。实例表明,该转换方法不受区域范围的影响,精度高且误差在各方向上都分布均匀。     

基于罗德里格矩阵的抗差迭代坐标转换算法研究

针对大旋转角坐标转换模型线性化复杂、计算量大等问题,并顾及数据粗差对计算结果的影响,根据反对称矩阵和罗德里格矩阵的性质,探讨一种基于罗德里格矩阵和稳健抗差估计理论进行迭代解算的高精度空间直角坐标转换方法,推导基于罗德里格矩阵进行空间直角坐标转换的七参数模型、线性化误差方程及抗差迭代计算的严密公式。通过计算与分析,表明该方法适用于任意旋转角的坐标转换,能有效抵抗数据粗差对转换结果的影响,计算精度高,收敛速度快,是一种有效、实用的坐标转换方法。