非量测数码相机的畸变差检测研究

本文主要研究利用数字畸变模型和附加参数的光束法平差对非量测数码相机进行内方位元素和畸变差的测定。分别运用两种检校方法对UAVRS Ⅱ无人机遥感系统机载非量测数码相机进行检校实验,并采用统一比例尺的方法进行精度比较。实验结果表明两种方法检校精度接近,证明了该面阵数码相机的畸变基本符合系统畸变规律,只存在极少量的随机畸变,也进一步证明了利用数字畸变模型纠正数码相机畸变差的可行性。     

无控制场的相机畸变差改正方法

本文提出并论证了一种无需控制场、仅应用影像线特征进行非量测相机畸变差测定的方法。分别运用三维室内和室外控制场、二维控制场和无控制场检校方法对Cannon-5d非量测相机的35 mm镜头进行畸变差测定,比较其影像纠正的效果。试验结果表明径向畸变在整个光学畸变中占据主要地位,四类检校方法测定的径向畸变差对影像的纠正效果接近,从而证明了利用无控制场相机畸变差改正方法进行非量测相机畸变差改正的可行性。     

相机畸变的混合模型迭代检校法

严格的相机检校是进行高精度测量和三维模型重建的基础。本文通过模拟理想影像并对之加入各种畸变,针对相机平面畸变检校模型中的径向、偏心和平面内3种畸变进行了探讨,结果发现同时考虑径向、偏心和线性3种畸变的物理检校模型要优于只考虑其中某一种或两种畸变的物理检校模型;试验结果同时表明现有物理检校模型并不能完全消除影像畸变;针对物理检校模型不能完全消除影像畸变的问题,本文引入数学检校模型（切比雪夫多项式）,并提出物理检校模型和数学检校模型混合迭代检校的思想,通过模拟影像试验验证这一方法比单一使用物理模型或数学模型更能有效地降低影像畸变;最后本文对运动相机GoPro影像检校试验进一步验证了提出的混合模型迭代检校法能够更好地检校影像畸变。     

矩阵反演公式在分组平差教学中的应用

文献[1]从消去k_1后的整体平差的法方程中引出了分组平差的两种解法的概念,其它各种函数模型第二次平差时的第二种解法都是通过第一次平差与整体平差的第二种解法比较得出。本文应用矩阵反演公式,直接从第一种解法导出第二种解法的公式。在序贯平差中通过引入假观测值法,简化了第二种解法的公式推证过程。     

基于畸变矩阵的影像畸变差改正

针对已有的影像畸变差改正程序中存在每张影像分别进行迭代计算的问题,提出了基于畸变矩阵的影像畸变差改正方法.新方法首先利用影像行列数、相机内方位元素与畸变参数,计算影像畸变矩阵;然后,利用该畸变矩阵对多张航空影像进行畸变差改正.新方法克服了间接法影像畸变差改正算法的逐像素迭代计算的缺点,大大降低了影像畸变差改正的平均计算量.基于CPU/GPU的影像畸变差改正试验,证明本文提出的方法降低了影像畸变差改正的计算复杂度,提高了影像畸变差改速度,在无人机影像快速处理中具有一定的实用价值.     

相机检校的迭代处理方法

对相机光学畸变精确检校是提高摄影测量精度的手段之一。常规的相机检校方法一般是利用检校场,对相机检校模型的畸变系数进行估算进而校正相机畸变误差。由于引起各类相机畸变的原因千差万别,目前尚无法找到能对各类相机都适用的理想模型。为此,本文在对现有相机检校模型进行分析的基础上,提出了一种相机检校迭代处理的思路。首先,利用现有条件快速建立简易的室外检校场。其次,利用现有相机检校模型按照迭代处理的思路通过多次应用检校模型进行迭代检校来消除影像畸变。最后,在无控制点情况下,结合自由网平差理论进行无控制点的相机迭代检校处理。本文通过对两种非量测相机进行检校试验,比较分析了常规检校方法和迭代检校方法。试验结果表明,本文提出的相机检校迭代处理的思路能在常规检校方法的基础上进一步提高非量测相机检校的精度。     

自适应序贯平差及其应用

基于自适应估计原理和抗差M估计原理,提出了自适应序贯平差和自适应抗差序贯平差法,给出了相应的参数估值公式。计算结果证明,自适应序贯平差能有效地控制模型参数先验信息的异常影响,平衡观测值和参数先验值在参数估计中的贡献;自适应抗差序贯平差能有效地抵制观测异常和模型参数先验信息异常扰动对平差结果的影响。     

数码相机的畸变差检测研究

提出了一种检测面阵CCD数码相机畸变差的方法。首先利用标准三维检校场测定面阵CCD数码相 机的内方位元素和系统畸变系数,然后依据投影几何中空间直线经中心投影变换后仍是直线的原理,提出了 对面阵CCD数码相机随机畸变的检测和改正方法。利用该方法对UAVRS Ⅱ系统中的面阵数码相机的畸变 进行了检校,获取了满意的结果。     

POS辅助机载三线阵影像自检校光束法平差

将基于附加参数的自检校光束法区域网平差技术用于机载三线阵CCD传感器ADS40影像的几何定位处理中,分析并建立POS数据的引入模型、两种模式的自检校附加参数模型以及自检校光束法区域网联合平差模型。采用试验场ADS40数据进行不同地面控制点配置的常规和自检校光束法区域网平差试验。结果表明,自检校光束法区域网平差能够有效补偿影像存在的系统误差,显著提高定位精度。     

无人机非量测相机检校方法研究

无人机搭载的非量测相机光学系统不稳定、畸变差大、内方位元素未知,难以满足大比例尺测图精度要求。本文通过建立高精度室内相机检校场,基于直接线性变换公式编写了非量测相机检校程序,根据解算得到的畸变参数对相机进行了改正,使之适用于大比例尺航空摄影测量成图,并通过实际项目验证了该方法的有效性。     

基线边长法的高精度三维标定场建立

针对大范围的摄影测量,传统量测相机标定精度有限,本文提出一种高精度、大尺度的三维标定场建立方法。该方法采用稳定性良好的天然大理石作为基础结构,并设计通视良好的角形基准座,采用微米级多路激光测距手段获取点位距离,进而基于测边网平差模型直接建立高精度三维标定场。通过模拟多组近似坐标和距离观测值对该算法进行验证。结果表明,该标定场近似坐标的模拟误差不能超过3 mm,单位权中误差与距离观测值模拟误差相当,距离反算值与理论值偏差的标准差是距离观测值模拟误差的一半,验证了测边网计算模型及程序的正确性。该标定场既可为量测相机提供大尺度标定,也可对激光跟踪仪的测量性能进行不定期检核。     

基于两步修正法的摄像机定标

分析了用线性模型进行摄像机定标的缺点和局限性。然后设计了一种基于径向畸变的非线性模型,并提出了用两步修正法解算该非线性模型摄像机的内外参数。该方法将传统求解的非线性最小二乘法转换为线性最小二乘法和简单的非线性方法,实验结果表明该方法可简化计算过程以提高摄像机的标定效率,同时可改善摄像机的标定精度。     

机载LiDAR安置角检校定标器设计与验证

传统的检校安置角误差的方法依靠人工量测重叠航带同名特征间的偏移来估计安置角误差,但是同名特征的真实位置难以获取,并且人眼瞄准误差的存在降低了检校精度。因此设计了一种定标器来解决同名特征的获取难题。首先介绍了定标器的结构特点和设计原理,然后制作了缩放模型并进行了半仿真地面扫描实验,分析了定标器的可用性。最后制作了实物进行飞行实验进一步证明其设计的合理性。研究结果表明定标器的设计是合理的。     

从卫星遥感图象序列计算辽东湾海冰运动速度矢量

该文选取ＮＯＡＡ卫星连续５天晴空图象序列，用相关－张驰（Ｃ－Ｒ）法和泛函分析法９ＦＡＭ）计算了辽东湾海冰运动速度矢量场。在运用这些方法之前，利用地标点和最大互相关方法对图象序列进行精确配准，为了消除非运动因素引起的图象灰度变化对于ＦＡＭ计算结果的影响，对图象序列采用一种简单的均衡化处理。研究结果表明，Ｃ－Ｒ和ＦＡＭ两种算法计算的海冰运动在总体趋势上是一致的，并且与辽东湾局地平均风场和潮汐活动有较好     

甚宽频带地震计频域标定的相关处理技术——用正交相关法提高大噪声条件下正弦波标定的精度

研究了正交相关法的数学原理,给出了仿真计算与测试应用的实例。结果表明,正交相关法具有很强的噪声抑制能力,克服了大噪声对标定精度的影响,大大提高了甚宽频带地震计的频域标定精度。     

多面阵数字航摄仪地面检校方法

多面阵数字航摄仪具有高分辨率和大幅面覆盖能力的特点,平台检校是其中关键的一步。本文针对多面阵数字航摄仪的特点,通过公式推导,提出了一种计算地面检校初值的方法,并经过数据测试证明该方法能快速得到较为稳定的相对外方位元素。     

平板平面度检定及数据处理方法的改进

对2005年发布实施的国家计量检定规程中的平板检定规程(JJG 117-2005)进行了研究,分析了其中附录A的算例给出的结果,发现其由测线构成的网络观测数据闭合差很大,且存在同一测点有多个不同解值等问题。基于测量误差理论导出了闭合差限差公式,研制出改进的桥板装置,提出了节距法平板检定的改进操作法,以及采用最小二乘间接观测平差数据处理方法。实验测量结果表明,以上改进可显著性提高平板检定的精度和可靠性水平。     

MODIS辐照度法定标试验研究

利用内蒙古二连浩特实验场对Terra卫星MODIS传感器开展辐照度基定标方法研究。定标结果表明,辐照度法定标系数和MODIS的星上定标、反射率基法定标系数非常接近,相对差异3.3%,证明辐照度基定标方法正确。定标系数之间的差异说明,漫射辐射与总辐射辐照度比测量的精度对辐照度法结果影响很关键。不同气溶胶模式下得到的结果说明辐照度法可以减小因气溶胶模式的假设产生的误差。     

Multi-feature based boresight self-calibration of a terrestrial mobile mapping system

This paper presents a multi-feature based system calibration method for estimating the boresight angles of a land-based mobile mapping system (MMS) comprised of multiple two dimensional (2D) scanners. The method invokes a least-squares adjustment (LSA) to simultaneously estimate several sets of boresight angles for multiple laser scanners incorporated in an MMS as well as the parameters associated with one or more types of geometric features. This is achieved by constraining the groups of feature point clouds captured by multiple runs to fit their corresponding geometric models in such a way that the weighted sum of squares of adjustment residuals is minimized. The method is particularly suitable for in situ calibration because the geometric features involved are commonly occurring structures (e.g. building façades, bridge surfaces, highway signs and hanging power cables) that are usually captured during the actual survey. In addition to using a planar feature model for calibration, a novel and rigorous three-dimensional (3D) catenary curve model is proposed for geometric modelling of hanging cables to augment the calibration. The proposed calibrations were examined with several different combinations of groups of planar and catenary features and the resulting analysis suggests that the in situ calibrations are effective when compared to the manufacturer’s dedicated calibration, with the overall point cloud accuracies for plane fitting being 5.5 cm and 5.4 cm for the vertical and horizontal directions, respectively. It has been successfully demonstrated that the proposed method can be used in a scene having no building façades but only some long hanging cables and horizontal ground surfaces. This is particularly useful for rural areas or inter-city/provincial highways where building façades cannot commonly be captured. Parameter correlations in the calibrations were also addressed. It has also been shown that using catenary features in addition to planar features for the calibration can help de-correlate some parameters and improve the overall accuracy. The in situ nature and the high flexibility of integrating different features of the calibration make the proposed method straightforward for most end-users.     

针对GF-1遥感影像的基于影像与基于辐射传输模型的两种交叉定标方法比较

"高分一号"配置了4台16m分辨率多光谱宽幅(WFV)相机,组合观测幅宽达到800km。为了将其应用于定量遥感,需要对其进行精确的辐射定标。目前针对高分一号卫星有两种交叉定标方法,都在传统方法的基础上进行了改进。一种是基于影像的交叉定标方法(image-based),另一种是基于辐射传输模型和二向反射分布函数的交叉定标方法(RTM-BRDF)。本文采用这两种方法对高分一号(GF-1)的4个相机进行辐射定标,并对这两种方法进行了对比分析,发现对于WFV2和WFV3这两个近似星下点成像相机,image-based方法可以得到精度较高的辐射定标系数,而对于WFV1和WFV4这两个非星下点成像相机来说,RTM-BRDF方法得到的定标系数精度较高。因此,最终将两种方法结合给出GF-1 4个相机最终的定标系数。