视觉在线位姿测量中标志点快速识别方法

针对基于单相机的运动目标位姿视觉在线测量中的标志点快速识别算法进行了研究,提出了一种多窗口识别算法。利用前一帧的测量结果作为先验信息对下一帧图像进行处理,以提高计算速度且避免了标志点编号及匹配问题,并给出了搜索窗口的阈值计算公式;进一步提出了基于仿射变换的无需起始点搜索的标志点直接识别算法。实验结果表明,这两种标志点识别算法能够在不影响标志点定位精度的前提下加快标志点识别速度,提高整体测量过程的效率,具有实用价值。     

空间构件形位检测方法与技术进展

精密工程与工业测量技术应用领域拓展及其与工业计量测试技术的交叉融合,衍生出"空间构件形位检测"技术、方法与系统。本文详细论述了"空间构件"与"形位检测"的定义及范畴,依测量原理将大尺寸空间构件形位检测技术归纳为正交系测量系统、空间支导线测量系统、三角法测量系统和球坐标法测量系统等,综述了各类测量系统和软件的技术进展,分析指出了狭长或超大空间、恶劣环境、目标动态变化等条件下的形位检测难题。     

单目运动目标的位姿实时测量方法

针对如何快速实时地获取运动目标位姿参数的问题,该文提出了一种单目运动目标位姿实时测量的方法,设计了标志点像物方匹配检测状态机和快速跟踪匹配状态机。匹配检测状态机在无标志点差异的条件下,采用反投影法得到最佳物像匹配对应关系,为快速高效跟踪匹配提供位姿初始解;提出了一种基于精度评定的状态切换机制,既发挥了跟踪匹配的高效性,又避免跟踪失败造成的位姿测量永久失败。实验结果表明,反投影法能够有效地筛选出最佳的像物方匹配对应关系,快速跟踪匹配状态机能够通过跟踪标志点高效地计算匹配关系和位姿参数,状态切换机制及时地判断跟踪错误,并迅速切换至匹配检测状态,实时测量全过程能高稳健运行。     

三维目标位姿跟踪与模型修正

本文是机器视觉参量下的三维数字摄影测量智能构像基础工作之一：成像系统位置姿态自动跟踪与精密修正,属于摄影测量与机器视觉、数字图像处理等学科交叉的摄像测量领域。针对基于目标3D模型的位姿跟踪问题开展研究,对相关研究的现状进行梳理,并提出系列位姿跟踪与模型修正方法。在完全已知目标3D精确模型的情况下,对于包含丰富直线特征的特殊目标,提出基于直线模型的目标位姿跟踪方法,实现了目标位姿参数的精确跟踪;为处理更为一般目标,利用目标的3D边缘模型,提出法向距离迭代加权最小二乘位姿估计方法及距离图迭代最小二乘位姿跟踪方法。当目标3D直线模型参数不准确时,结合光束法平差思想,提出一种针对序列图像的基于3D直线模型同时位姿跟踪与模型修正方法,联合优化求解目标位姿参数及3D直线模型参数,在模拟空间卫星目标位姿测量的仿真试验中,模型直线朝向、位置误差及目标位姿平均角度、平均位置误差分别为0.3°、3.5 mm及0.12°、20.1 mm。针对包含丰富直线特征的目标,在其3D直线模型完全未知的情况下,提出基于序列图像直线对应的目标结构重建与位姿跟踪方法,利用序列图像信息,在SFM框架下同时优化求解目标直线模型参数及位姿参数,仿真试验条件下,重建模型直线朝向、位置误差及位姿参数平均角度、平均位置误差分别约为0.4°、7.5 mm及0.16°、23.5 mm。     

基于摄影测量技术实现舰载飞行器着舰阶段位姿测量研究

舰载飞行器着舰过程中需要实时获取自身与航母甲板的相对位置和姿态(位姿)信息来保证安全着舰.而目前常用的卫星导航、惯性导航等位姿测量技术手段会因电磁干扰、信号失锁、恶劣天气影响以及自身误差积累等原因无法安全、可靠地提供高精度位姿信息.针对这一问题,提出利用摄影测量技术来实现舰载飞行器着舰阶段位姿信息的测量.本文论述了该方...     

一种基于单相片的位姿测量方法

针对大尺寸物体位姿实时精密测量的需求,基于单像空间后方交会原理,设计一种基于单相片的位姿测量方法。位姿重复测量实验表明,在6 m范围内,文中方法位置重复测量精度优于0.021 mm,角度重复测量精度优于0.003 6°。与激光跟踪仪测量结果的公共点转换实验表明,文中方法位置测量精度优于0.060 mm,角度测量精度优于0.005 2°。文中方法操作简单,设备成本低,适用性好,能实时、高精度测量大尺寸物体的位姿。     

动态位姿激光跟踪测量定向解算精度分析

激光跟踪仪采用激光干涉测量技术,可对空间运动目标进行跟踪并实时测量其空间三维坐标,具有采样频率高、测量精度高、测量范围大等特点。根据测量对象动态性的特点,对动态位姿测量的需求更加迫切,由多台激光跟踪仪组成的测量系统对目标进行实时动态位姿测量引起人们的关注。文中由3台激光跟踪仪组成动态测量系统,建立测站坐标系,根据空间直角坐标系转换模型统一测量坐标系,提出两种转换参数的计算方法,并通过实验验证两种方法的可行性和精度。     

基于点云投影线探测的高墩位姿自动检测方法

针对目前超高桥墩垂直度检测方法存在危险系数较高、精度难以保证或自动化程度与工作效率较低的情况,本文提出一种基于三维激光扫描技术的点云数据超高桥墩位姿自动检测方法.该方法首先将海量墩面点云双向分层;然后依条件选择分层文件探测点云投影线并划分桥墩面缓冲区;最后根据缓冲区自动提取墩面点云并进行位姿检测.本文以某山区高速桥梁高...     

一种基于序列立体观测的非合作目标位姿监测方法

非合作目标的位姿监测,是空间目标态势感知的重要内容之一。本文提出了一种基于立体观测的非合作目标位姿变化监测方法,采用单目观测序列提取Harris角点,运用金字塔稀疏光流法对其进行运动跟踪,利用影像匹配和前方交会获取运动点三维坐标,最后将运动点坐标带入运动方程解算目标位姿变化。半实物仿真试验结果表明:相机距目标距离约为2.5 m时,位置变化检测精度优于2.5 mm,姿态变化检测精度优于0.5°。相比于基于先验信息和特征提取的传统方法,该方法基本满足对非合作目标监测、跟踪、绕飞时位姿测量需求,且在适应性和精度上均有提高。     

基于四元数视觉导航算法确定目标位姿

采矿安全是世界各国面临的一个重大科技难题,为了实现自动化开采或减少人员直接参与开采,本文采用四元数算法对井下导航技术进行研究,并进行了仿真实验。实验表明,基于CCD相机的视觉导航是井下导航的一种有效方法。     

基于工业测量系统的相似材料模型观测数据处理软件研究

工业测量系统(Industrial Measurment System)具有高精度,简单便捷等优点,广泛应用于航空、航天、汽车等大型设备加工和维护及天线安装与检校、机器人、钢结构安装等领域,但在开采沉陷方面的应用尚处于研究的初级阶段。数字工业近境摄影测量系统是工业测量系统中的一种,基于该系统的相似材料模型观测方法是开采沉陷模拟研究领域一项重大的技术革新。但工业测量系统的海量数据,数据间的关系等一系列的问题急需解决。因此面向相似材料模型的观测数据处理软件的开发研究就显得急迫和积极的意义。应用该系统能完成对工业测量系统的数据处理,达到对数据的统一、有序、高效的管理,并能给出对数据的查询和图形化。     

大尺寸动态测量技术综述

随着工业产品尺寸的不断增大,空间位姿测量需求的不断增多,大尺寸动态测量技术的应用将会非常广泛。目前,大尺寸动态测量技术主要包括全站仪动态测量技术、数字摄影动态测量技术、室内GPS动态测量技术、激光跟踪仪动态测量技术等。本论文从现代工业发展需求出发,介绍了当前几种大尺寸动态测量技术的原理、特点及应用,并对大尺寸动态测量技术的发展进行了展望。     

测绘装备体系需求分析方法

测绘装备体系建设是一项复杂的系统工程。本文试图将需求工程理论和系统工程方法应用于测绘装备体系建设之中，旨在通过使命任务分析、功能体系结构分解／分配、装备体系结构综合集成，形成规范化的、没有二义性的测绘装备体系需求。提出的需求分析方法适用于测绘装备体系发展战略研究、规划计划制定、以及各种测绘装备系统、测绘装备型号研制的立项论证。     

TM30免棱镜模式下的精度分析及其应用

随着科学技术的迅猛发展,许多先进的测量仪器被广泛地应用于测绘行业中,为测绘工作提供了更多的方法和技术手段。本文根据我校实验研究分析的需要,采用了新型的测量方法,利用经纬仪工业测量系统的高精度特性,对徕卡TM30在免棱镜模式下测量技术与精度进行了一系列探讨分析。经验证,免棱镜模式下徕卡TM30在室外检校场的研究实验可满足所需精度要求,且比传统测量手段更加合理,大大提高了工作效率。     

IBIS-S测量系统动态测量及数据分析

随着科学技术的发展,建筑的设计要求越来越新颖,大楼的建设形状和高度不断突破。在施工、运营阶段,建筑的变形监测工作变得越来越重要。施工中必须实时提供建筑物的形变信息,给施工单位提供足够的数据参考来保证施工过程的正常运作。对大楼建设过程中的安全性进行了评估。IBIS-S系统可以对建筑物进行高精度实时变形监测,实时掌握建筑物的动态变化。     

球面全景影像相对定向与精度验证

对传统的5点法相对定向算法的共面误差计算方法进行改进,提出了一种适合球面全景成像特点的相对定向计算流程。与传统方法相同,该算法首先计算本质矩阵,然后对本质矩阵进行奇异值分解得到旋转矩阵和平移矢量的候选解,最后利用重建的物方三维点坐标排除错误解。本文的贡献在于推导了球面全景共面条件公式,并使用点到核线平面的球面距离作为球面全景共面条件的误差项。模拟数据试验显示:当图像特征点的随机噪声在[-0.5,0.5]像素范围内时,3个姿态角的中误差约为0.1°,由相对定向恢复的相对平移量与模拟值的夹角中误差约为1.5°。使用车载全景相机配合POS获取的数据进行试验的结果显示:横滚角和俯仰角的中误差可以达到0.2°以内,航向角的中误差可以达到0.4°以内,由相对定向恢复的相对平移量与POS平移量的夹角中误差可以达到2°以内。采用本文相对定向算法的结果生成球面全景核线影像,提取影像之间同名点坐标并计算其列方向误差,结果显示核线影像同名点列坐标差的中误差在1个像素以内。     

空中基线标定与量测

简要介绍用高精度测距系统,结合周日观测和实时基线校准来完成1.86 km,605 m,311 m 3条空中基线边的量测过程,并精确测定出此组空中基线边的长度,测边误差分析后的结果表明空中基线边长度达亚毫米级测距精度.     

三维工业测量系统与工业摄影测量相结合在动态工业测量中的应用

本文讨论了高精度三维工业测量系统和工业摄影测量各自在工业生产中的优缺点。提出了通过将两者配合使用,结合各自优点,使用三维工业测量系统为工业摄影测量提供高精度像控点,进而运用工业摄影测量的实现对工业生产环境中的目标,尤其是动态工业目标及其他需在短时间内观测的大量目标的高精度测量与检测。在实际工业生产测量证明该方法切实有效,不仅解决了复杂环境的动态工业目标的观测问题,且相对于单独使用两种观测方法观测数据的精度有较大的提高。     

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。     

相机三维检校场的精密测量与稳定性分析

为满足摄影测量中相机检校的需要,选用一种室内相机检校场的精密测量方法与实验分析方法,对相机检校场进行检校。根据山东科技大学室内三维检校场中标志点的排列规则,点数众多的实际分布特点,选用高精度的经纬仪测量系统,选取最佳的仪器和基准尺摆放位置对检校场内的标志点进行测量。利用统计检验的方法对标志点点位的稳定性进行分析,判断出标志点稳定可以满足相机检校的需要。