一种基于数学形态学的边缘检测算子

介绍了一种具有很好抗噪性的数学形态学梯度算子,以二值形态学为理论基础,将原有的形态学梯度算子进行改进,进行图像处理时,首先选用迭代阈值的方法对图像二值化,然后利用改进的形态学梯度算子提取图像边缘信息.实验结果表明,将迭代阈值与改进的梯度算子相结合,提取的边缘定位准确、连续性好,运算速度快,且有很好的抗噪能力.     

HASM解算的2维双连续投影方法

基于曲面论原理的高精度曲面建模方法（HASM）解决了长期困扰地理信息系统界的误差问题,但使用该方法需要求解大规模线性方程系统导致其计算效率较低并限制了其广泛应用。为提高HASM线性系统的解算速度和精度,本文基于二维双连续投影提出了一种解算HASM的新方法（HASM-DSPM）。为了提高收敛速度和解算精度,该方法采用选取优化的投影空间和两次校正策略。理论分析表明,使用该方法比使用高斯赛尔方法（Gauss-Seidel, GS）和改进的高斯赛德尔方法(Modified Gauss-Seidel, MGS)效率明显提高。分别用本文引入的方法、高斯赛德尔方法和效率较高的MGS方法分别进行了HASM方程组的解算,并对高斯合成曲面和实际项目区模拟进行了模拟试验。结果表明,和GS、MGS方法相比,本文提出的HASM-DSPM解算方法无论收敛速度和计算时间都有明显改善。     

背景预测与目标标记法结合的星图星点提取算法

姿态测量设备通常是以恒星作为观测基准的高精度姿态测量敏感器。针对高精度星点提取可以保证姿态解算精度及有效性的提高问题,该文针对星图影像特点,融合背景预测的思想,结合数学形态学目标标记的策略,提出了一种高精度星点提取算法。模拟和实际星图影像提取试验表明,该方法克服了传统阈值法的阈值设定困难,易受噪声影响的缺点,星点可实现高精度正确提取,算法稳定可靠、适用性强,具有工程实用价值。     

GPS短基线精化解算方法比较分析

为了提高单频GPS短基线解算的精度,削弱非模型化误差对于解算的影响,引入了小波分析和经验模式分解法(EMD)对原始双差观测值进行滤波消噪。利用实验数据评价了小波函数和EMD在信号消噪方面的能力。结果表明:EMD和小波方法均能够起到噪声分离的作用,但EMD比小波方法更直接,且不受小波基选择和分解层数的影响。     

实数编码改进遗传算法的非线性最小二乘平差

遗传算法在处理测量领域中的非线性问题时,算法中的种群数目大小、个体中的参数分量的数量以及参数的取值区间都会对算法的效率产生影响。针对基本遗传算法在处理非线性问题时,容易陷入局部最优值、速度慢、收敛区间小等问题,本文采用了一种新的交叉策略,并对变异算子中的变异步长作动态的自适应改变。最后通过实例解算验证了这种改进的遗传算法比基本遗传算法更加稳定、精度更高、收敛速度更快、收敛区间更大。     

一种高精度的北斗伪距单点定位加权算法

为提高北斗伪距单点定位的精度与速度,文章提出了一种基于互差中值理论的加权最小二乘算法。通过北斗实测数据验证:该算法的定位精度较最小二乘算法和直接解算方法的定位精度有较大提高,并能有效地减少问题卫星的影响。该算法对于当前导航定位接收机的改进具有较大的参考价值。     

导航卫星速度和加速度的计算方法及精度分析

导航卫星自身的速度和加速度的计算是利用GNSS解算用户速度和加速度的前提和关键,其计算精度也直接影响解算结果。系统分析和总结了基于广播星历和精密星历的导航卫星速度和加速度的计算方法,包括：(1)基于广播星历的公式法;(2)基于导航卫星位置序列的数值差分法;(3)基于导航卫星位置序列的解析差分法。首先在基于广播星历的公式法中,推导了Kepler根数型、GEO型、位置-速度型等三类广播星历计算卫星速度和加速度的解析计算公式,通过比较表明：(1)广播星历解析公式总体计算精度较低;(2)位置-速度型广播星历的加速度计算精度高,而Kepler型广播星历的速度计算精度高;(3)高轨道卫星的速度、加速度计算精度优于中轨卫星。进一步分析了基于精密星历的数值差分法和解析差分法的卫星速度和加速度的计算方法,两种方法的比较研究表明,解析差分法虽然在计算效率上具有优势,但利用短期位置序列建立的解析模型难以表达卫星的真实轨道特征,导致计算的卫星速度较数值差分法低,但两者的加速度计算精度相当。最后通过来自于连续运行参考系统(Continues Operational Reference System, CORS)站点上的实测数据对上述各方法的计算精度进行了评估和比较,表明数值差分法具有最高的速度和加速度计算精度,在高精度应用中应尽量采用。     

卡尔曼平滑算法在高精度速度场解算中的应用

为了获得更高精度的速度场,根据卡尔曼平滑估计的原理,该文提出将卡尔曼平滑算法应用到速度场解算中的方法.该方法在卡尔曼滤波的基础上,根据已得滤波估计值进行反向卡尔曼滤波估计,将正向滤波解和反向滤波解进行加权平均,从而提高速度场解算的精度.利用SOPAC网站产出的2017-2019年共3 a的包含全球IGS站点的单 日松弛解H文件,分别采用经典卡尔曼滤波和卡尔曼平滑两种方法进行速度场的解算.结果表明,采用卡尔曼平滑算法较经典卡尔曼滤波在外符合精度上有10.5％的提升,在内符合精度上有10.7％的提升;分析可得,采用将正向滤波解与反向滤波解进行加权平均的卡尔曼平滑算法可提升速度场的解算精度.     

GNSS形变监测静态基线网中多基线联合解算两步法

GNSS(global navigation satellite system)静态基线网的解算方法通常采用单基线解算模式或多基线解算模式。这两种方法均有一定的局限性。本文综合两类方法的优点,提出了单基线和多基线联合解算模式的两步法。首先基于单基线模式利用多频率的载波相位观测值解算监测站间的双差整周模糊度,并使用严格的固定准则确定模糊度;然后利用多基线模式进行联合坐标和天顶对流层参数的估计,再结合最小二乘估计解算定位结果。选取国内某水电站静态形变监测数据为研究对象,进行基线解算方法测试和分析。实验结果表明多基线联合解算两步法在精度和可靠性上有较大优势,平面定位精度为亚毫米级,高程定位精度提高1～2倍;并可以明显改善基线网的解算速度,在高精度变形监测应用中具有可行性与通用性。     

小波变换阈值去噪法在GPS数据处理中的应用

在介绍小波变换阈值去噪法的特性及其有点的基础上,结合武汉某大学教学楼GPS变形监测数据,首先使用不同的小波函数及阈值策略分别对GPS观测数据的非差、单差相位观测值和伪距观测值进行阈值去噪处理,然后分别使用Bernese高精度数据处理和Trimble TG0软件对消噪前后的单差相位观测值、非差相位观测值和伪距观测值进行基线解算。最后,比较消噪前后基线解算结果,分析不同小波函数和阂值策略对基线解算精度的影响,探讨小波变换阅值去噪的合理方法。     

星点亚像元细分定位精度分析

星点的精确定位为后续的导航解算提供数据支撑。基于高斯分布原理进行星点模拟,为星点定位提供图像数据。分别介绍了质心法和高斯曲面拟合法的亚像元细分定位原理,并研究系统误差、随机噪声、分割阈值、星等和星点坐标分布5个因素对星点定位精度的影响,分析两种方法的异同点。对模拟的星点进行定位分析发现,星点距离参考点越远定位误差越大,定位精度随噪声增大而降低。实验表明,相比高斯曲面拟合方法,质心法具有更好的实用性,其定位精度对星点的像元信息依赖性较小。     

一种改进的一维最大熵星图分割算法

在CCD天文测量技术中，星点质心坐标提取的精度直接影响野外天文测量的坐标精度，而星图分割算法是数字星图处理技术中最为关键的一环。一维最大熵星图分割算法具有良好的二值化效果，且能够充分保留星图图像信息，其可靠性与准确性均已得到了试验验证。本文基于一维最大熵星图分割算法，提出了一种改进的星点区域划分算法，可以在不影响精度和可靠性的前提下，大幅提升一维最大熵算法的运算效率，进一步提高野外天文测量作业的效率，在实际作业中，具有更好的可应用性。     

星点中心高精度质心定位算法

质心法是星点中心计算的常用算法.为提高质心法的精度,对其进行了深入研究.在分析3种质心法形式的基础上提出了质心法的统一模型,并指出模型中的参数阈值T 和灰度加权指数k 对于质心法的最终精度有很大影响.采用模拟星点和实测星点对质心法精度与参数 T 和k 的关系进行了分析,得出了相同的结论.随着 T 和k 的增加,质心法精度先升高后降低,存在极值点;在极值点处,T 为背景灰度,k 为2.0;为保证信息量,T 不能过高,但增加k 可以获得增加T 同样的精度效果;通过调节 T 和k,可以使质心法精度提高25%以上.     

无人机采场图像二维经验小波变换降噪研究

针对传统图像降噪方法难以适用于露天矿无人机(UAV)图像降噪的问题,该文提出了一种基于经验小波变换(EWT)算法思想的露天矿UAV图像快速降噪方法。采用Littlewood-Paley小波算子检测提取UAV图像噪声特征,以提高阈值函数匹配精度;借助改进的自适应H阈值函数对UAV图像噪声进行计算,提高UAV图像边缘细节度;并通过二维经验小波变换逆重构,从而提高UAV图像纹理精度。实验结果表明,本文算法能够实现露天矿UAV图像的快速降噪,保留边缘细节和纹理特征,并具有较好的降噪效果。     

北斗中长基线三频模糊度解算的自适应抗差滤波算法

针对经典TCAR(three carrier ambiguity resolution)算法受电离层延迟及测量噪声的影响,在中长基线下难以正确固定模糊度的问题,提出一种顾及电离层延迟影响并具有良好自适应抗差特性的改进TCAR算法。在无几何TCAR模型的基础上,通过对模糊度固定的超宽巷进行线性组合得到电离层延迟,再求解宽巷模糊度,通过构造最优组合观测量后用自适应抗差滤波求解窄巷模糊度,以提高窄巷模糊度固定正确率,减小粗差的不利影响。试验结果表明,改进TCAR算法可保证较高的宽巷模糊度固定正确率,有效提高了窄巷模糊度固定正确率,并具有良好抵抗粗差的能力。     

一种基于多频模糊度快速解算方法的BDS/GPS中长基线RTK定位模型

随着全球卫星导航系统（global navigation satellite system,GNSS）进入多系统时代,空中导航卫星的可见卫星数不断增加,中国北斗卫星导航系统（BeiDou navigation satellite system,BDS）已开始面向用户提供三频导航信号,这都有利于改善单历元实时动态定位（real-time kinematic,RTK）的精度和可靠性。中长基线单历元RTK通常采用电离层无关组合算法,但是该方法将观测噪声进行了放大,模糊度固定成功率随着基线长度的增加而明显降低。提出一种BDS/GPS（global positioning system）中长基线单历元多频RTK定位算法,先以较高成功率快速固定BDS的两个超宽巷模糊度,继而通过简单变换得到BDS宽巷模糊度,然后将其辅助提高GPS宽巷模糊度固定成功率,最后采用将电离层延迟误差参数化的策略以提高BDS/GPS窄巷模糊度固定成功率。结合实测数据进行验证分析,结果表明本文算法是可行的。     

多分辨率低秩导向滤波的热红外图像空间融合

热红外遥感图像由于其特定的成像方式,包含目标特有的发射率及温度等特征。然而,热红外遥感图像较低的空间分辨率却限制了其广泛应用。随着遥感技术的发展,同一区域获得的多源遥感图像可以提供更为完备的目标信息,使得利用多源融合技术实现热红外图像空间分辨率增强与亚像素级特征提取成为可能。为此,本文提出了一种基于多分辨率自适应低秩表达与残差信息迁移的热红外图像空间超分辨算法,该算法通过可见光与热红外图像融合的方式实现热红外图像空间特性的自适应融合增强。本文算法优势主要体现在以下几个方面：（1）基于多分辨率的超像素分割,使用超像素块代替传统的方块作为低秩恢复单元,自适应地调整单元内空间特性以保持单元内地物类型的稳定并抑制结构性噪声;（2）通过构建导向线性滤波器,在保护热红外图像光谱信息的前提下,实现可见光图像精细空间特征向热红外图像的迁移;（3）在低分辨层建立增强热红外图像残差与可见光图像残差之间关联并迁移至高分辨层,在保证超分辨图像细节信息的前提下,实现热红外图像空间超分辨。为了验证算法的有效性,本文采用2014年IGARSS数据融合竞赛提供的可见光与热红外实验数据进行实验,并与融合竞赛中表现最为优异的监督图特征融合方法进行比较,并从温度反演精度以及分类精度两个方面评价超分辨效果。实验结果表明,本文提出的方法其噪声抑制效果、空间平滑效果、边缘锐化效果更为优异,超分辨热红外图像有着更为精细的空间信息,并且对于不同区域类型均能较好的保护热红外图像光谱信息。对于不同地物类型,融合超分辨图像有较高的亚像素温度反演精度以及更高的分类精度,其温度反演误差小于1 K,总体分类精度较原热红外图像提升20%以上。     

背景复杂下航拍图像的电力线识别算法

如何从具有复杂背景的无人机航拍图像中完整准确地识别出电力线已成为电力线无人巡检的关键问题之一。本文通过分析航拍图像中电力线的特征，提出了一种复杂背景下电力线检测和识别的新算法。首先对原始图像进行直方图均衡化处理，改善图像的对比度；然后使用由LoG算子改进的边缘绘图-参数自由（EDPF）算法对航拍图像进行边缘检测，滤除背景噪声，并检测出电力线边缘；最后利用Radon变换和先验知识完整提取出图像中的电力线。试验结果表明，本文方法比传统的Canny算子与Hough变换的结合方法、LSD算法的识别准确率更高，识别效果更完整，稳健性更好。     

一种基于星形的星图识别算法

针对卫星自主定姿问题,提出了一种基于星形的星图识别算法.该算法直接以星对角距为匹配特征,先确定影像中亮星为中心星,并以此星与相邻星像点构建辐射状星图,统计所有满足星对角距匹配条件的导航星出现次数,次数最多的即为中心星所对应的导航星.实验表明,该算法构造的导航星表容量小,抗星等干扰,与多边形角距匹配算法相比,具有匹配速度快、识别率高、可靠性好的特点.     

顾及有色噪声影响的位置域双频载波相位平滑伪距算法

载波平滑伪距技术是一种有效的GNSS数据处理技术，在很多高精度实时定位场合得到了广泛的应用。本文在随机模型中考虑载波相位时间差分观测量中有限冲激响应有色观测噪声的影响，推导出采用递归最小二乘方法的距离域和位置域双频载波相位平滑伪距算法，并利用实测数据验证了新算法的有效性。试验表明，相位平滑伪距能够减小伪距观测值的误差，提高伪距观测量的精度，从而提高定位精度；相对于传统的算法，距离域与位置域滤波的伪距平滑精度均有提高，三维定位误差精度均得到改善；同时表明，载波相位时间差分的有色噪声对平滑效果和定位精度有一定的影响。