AprilTag图像识别应用于高差传递测量方法研究

为促进计算机视觉及智能机器人技术等在传统高差测量中的应用,本文提出一种非接触式的应用AprilTag图像识别技术的高差传递测量方法。首先以Robomaster EP机器人作为高差测量平台,分别在已知点和待测点位放置AprilTag标签,机器人相机分别识别两侧AprilTag标签并进行相对位姿解算,得到两侧标签中心相对于机器人相机中心的三维坐标差。然后发挥机器人相机旋转中心的高差传递作用,计算得到待测点相对于已知点的高差。通过多组试验分别研究机器人相机的俯仰角α、航向角β的变化对高差传递测量精度的影响。试验结果表明,当机器人相机的俯仰角α∈(-2.9°,3.9°]时,或航向角β∈[-5.5°,1°]时,AprilTag图像识别的综合误差E<0.4,识别效果较好,两点间高差误差p_x小于5 mm,高差传递测量的精度可达毫米级。试验结果表明,使用计算机视觉及智能机器人等技术进行高差测量具有一定可行性,为未来测绘行业研发新型智能测量机器人提供一定理论依据和技术探索。     

一种视觉引导经纬仪自动测量方法

文中将TM5100A经纬仪加载高精度摄像头构造视觉引导测量设备,标定十字丝中心点在像平面坐标系下的坐标,对经纬仪旋转水平角和垂直角与目标图像中心像素坐标之间的关系进行标定;摄像头采集目标图像并处理获取目标中心像素坐标,根据像素坐标与经纬仪旋转角关系计算经纬仪旋转角度,进而实现视觉引导经纬仪自动测量;对加载摄像头的经纬仪驱动误差进行测试,驱动误差允许的情况下测试并分析了视觉引导装置的点位测量精度、角度测量精度以及视觉引导准直测量精度,比人工测量精度高,符合工业测量的需求。     

坐标系转换参数初值快速计算的新方法

在已知不共线3点在两坐标系下坐标的条件下,提出一种快速计算两坐标系间转换参数概略值的方法。通过已知的3点构造出一个新的坐标系,根据该坐标系可计算出待求的两坐标系分别与它的旋转参数,从而求得待求两坐标系间的旋转参数。再根据旋转参数计算出平移参数的概略值。通过实验验证方法的正确性。     

测量塔法沉管隧道沉放测控中三维坐标转换的一种新方法

沉管隧道管节沉放测控中,现有的测量塔法获取实时管节特征点坐标的方法,是先测量待沉放管节上多个塔标点实时坐标,再利用坐标转换方法求解管节特征点实时坐标.在研究测量塔法管节沉放测控原理的基础上,本文提出了一种仅测量两个塔标点三维坐标结合管节的两个倾角数据计算管节特征点实时坐标的方法,该方法实现了管节独立坐标系与施工坐标系两个空间直角坐标系间的转换,具有不受坐标系间旋转角度值大小限制和模型简单的优点.推导了该方法的数学模型,并利用AutoCAD模拟数据进行计算实验,证明了本文方法的正确性.     

一个测量上非常实用的坐标系和数据格式转换的Visual C 程序

本文介绍利用VisualC 6.0编写测量坐标系和数据格式转换程序及方法,提供了修改测点高程、增加高程点、角度旋转、坐标平移、数据格式转换等功能。     

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。     

RTK技术在线路控制测量与恢复定线中的应用

主要介绍了RTK技术在线路控制测量与恢复定线中的应用,对控制测量精度进行了一定的分析,综合考虑线路控制测量在RTK作业时应求得转换参数以进行两种坐标系的实时转换,在两个控制点间的线路应选用该两点的两套坐标求转换参数,得到两个坐标系的尺度参数姿,恢复定线时考虑高斯平面上的坐标点再投影到建筑面上来,这是一个相反的过程。改正系数1/K对放样元素的影响得出一些有益的结论和体会。     

地面摄影RTK辅助SFM算法的影像定向

基于运动恢复结构(structure from motion,SFM)算法的地面影像定向通常没有考虑影像的位置姿态信息,影像定向结果在自由网坐标系,因此无法获取绝对坐标和真实尺度;利用地面摄影实时动态(real-time kinematic,RTK)技术可以获取地面影像的位置姿态信息,但是RTK和摄影测量的角度系统定义不同,RTK相位中心与影像投影中心存在偏差.针对这些问题,推导了利用RTK获取的GPS和角元素heading pitch roll(HPR)计算影像外方位元素的公式,提出地面摄影RTK辅助SFM算法的地面影像定向方法,在少量或者无需像控点条件下将SFM算法自由网的定向结果转换到绝对坐标系下,获得场景的真实坐标和尺度.实验结果表明,该转换公式正确,地面摄影RTK辅助SFM算法的影像定向方法可行.     

惯导系统横向坐标法导航性能研究

针对惯导系统横向坐标法,推导了惯导横向坐标系下的系统误差方程,通过求解静基座下的系统误差方程,研究了系统初始误差和惯性测量元件误差对基于横向坐标法的惯导系统的影响,在此基础上完成了系统误差仿真,并与地理经纬坐标解算方法进行比较。理论分析及仿真结果表明:横向速度误差、水平姿态误差为周期震荡型误差,位置误差和航向误差为随时间增长的积累型误差;横向坐标系法可以有效解决惯导地理经纬坐标解算方法的计算奇异和系统误差过大的问题。     

非专业弱关联影像的地理配准及其精度评估

由非专业弱关联影像自动化构建的三维地理空间模型是地理空间信息的重要来源。非专业弱关联影像在三维重建后必须经过地理配准,具有了绝对地理空间坐标系的位置信息及其准确的空间精度信息后,才有可能成为有效的地理空间信息。本文提出了一种以相机GPS模块获取的地理空间坐标为依据的理配准方法,依据影像的地理空间坐标和其三维重建后得到图像空间坐标的空间相似性,考虑GPS实时测量坐标精度较差和高程测量值不稳定的特点,采用RANSAC方法求解二维和三维两种空间变换参数及地理配准结果。利用差分GPS测量的影像位置数据对地理配准的精度进行了分析,给出了位移、旋转和缩放等误差的定量评估结果,分析了产生错误结果的原因。这种地理配准方法对数据采集设备要求低,过程无须人工参与。试验证明,在参与地理配准运算的照片数量较多时,配准结果正确、空间精度较高。     

GPS-RTK界址点测量系统性误差改正方法探讨

在GPS-RTK测量界址点时,通过点校正获取坐标转换参数会引起系统性的坐标转换残差;在测定建筑物墙角等界址点时,只能以接收机天线的外缘靠近墙角位置,使得天线中心偏离界址点的实际位置,导致界址点测量偏心差。为此,通过在测区所有已知点上检测其坐标以建立测区的坐标转换残差改正模型,并导出三种基于天线偏心改正的界址点坐标计算及其误差公式,基本消除RTK界址点测量中的系统性误差影响。实际应用表明,该方法原理简单且便于外业施测和编程实现,可提高GPS-RTK界址点测量的精度。     

无控制点无人机倾斜摄影测量获取1∶500 DLG的方法研究

由于近些年无人机技术的兴起,数字线划图(DLG)采集的方式不再单一,人们开始使用无人机倾斜摄影测量的技术来获取DLG数据,但无人机倾斜摄影测量获取大比例尺DLG,需要布设多个控制点,实施过程耗时耗力,基于此,本文提出一种基于向量方位角的点位误差校正法,在无控制点的情况下获取大比例尺DLG。该方法通过无人机采集的POS数据对地面点坐标进行解算,以少量的特征检测点的点位误差作为位移向量,并计算该误差向量的坐标方位角,将观测向量的方位角平均值确定为误差偏移方向、平面中误差为偏移距离,对DLG进行整体误差校正。实验结果表明,通过该方法在无控制点采集的情况下,精度能够达到1∶500 DLG的要求,为无人机快速、高效地获取大比例尺DLG提供参考。     

基于监视相机单像量测的嫦娥三号巡视器与着陆器分离决策支持

嫦娥三号探测器系统两器分离是着陆后进行的第一个关键动作,也是后续着陆器探测和巡视器月面巡视勘察的基础,解决两器安全分离问题对于整个工程的实施具有重要意义。针对实际任务中对分离决策实时性和可靠性要求高的特点,使用基于着陆器监视相机的单像量测方法对月面环境中障碍物和通信遮挡包络进行分析计算,评估两器分离过程中的不安全因素,为两器分离决策提供支持。介绍了监视相机单像量测和通信遮挡包络计算方法,并对量测精度进行了分析验证。     

IMU/DGPS辅助车载CCD及激光扫描仪三维数据采集与建模

三维信息快速采集是真实场景建模与三维虚拟现实技术的关键。本文提出了一种基于激光扫描仪、线/面阵CCD相机及GPS与IMU等多种传感器融合的车载移动式数据快速采集系统。各传感器安置在车内稳定平台上并随车保持一致的运动姿态。通过对GPS和IMU数据进行卡尔曼(Kalman)滤波,可推测出整个系统及各传感器的位置和最佳姿态估计;从扫描仪点云数据可提取出街道场景中事物的三维几何信息;线阵CCD相机用于获取路面带状地物等线性特征;面阵CCD采集街道两侧面状纹理信息,从而快速获得城市目标的地理坐标和三维建模信息,由此可重建城市路面街道的三维真实场景。     

三目立体工业摄影测量系统外部参数的快速标定

针对我国锻件在位检测装置和测量方法落后的问题以及立体工业摄影测量现场控制场建立难的问题,开发出三目立体工业摄影测量系统,并提出系统外部参数标定方法,将控制场坐标系建立在相机上。试验证明,利用三目立体工业摄影测量系统解算物方点坐标的精度为0.201mm,验证标定精度的可靠性,满足在高温锻件测量现场建立简单、有效的高精度立体工业摄影测量控制场的应用需求。     

基于RTK的机场坐标测量误差分析

简要介绍了RTK技术原理和在机场坐标测量中的应用,通过对RTK测量坐标与静态测量坐标进行比较,验证了RTK测量精度的可靠性,并分析了影响测量精度的原因,为机场坐标测量提供参考。     

车载全景影像核线匹配和空间前方交会

全景相机车载移动系统可以获取带有精确位置和姿态信息的序列全景影像,针对该影像数据,提出一种构建全景核线影像的方法,描述了在球面全景模型下构建全景影像之间核线几何约束的过程,并推导出具体的公式,然后在两张全景核线影像之间使用SIFT算法匹配同名点,最后根据摄影中心、像点、物点3点共线的原理,推导出全景影像的共线公式,利用前方交会的原理计算出物点的空间3维坐标。实验结果表明,本文方法可以降低全景影像匹配的难度,提高匹配点数量和精度,适用于实现基于全景影像的量测等功能。     

使用参照物的射电望远镜中心坐标测量方法

为满足新建射电望远镜在单站或多站联合进行的深空探测或射电天文观测对中心坐标精确测定的要求,提出一种利用已知精确中心坐标的望远镜作为参照物,测量地平式射电望远镜中心点坐标的方法和测量数据处理方法。这一方法对场地和设备的要求较低,能够得到毫米级或亚毫米级的位置精度。尤其适合对天线阵列的中心位置进行测量。对国家天文台密云观测站的40 m射电望远镜进行了中心坐标测量,位置均方根误差为2.312 mm,满足了后续的观测工作对其位置的需求。     

基于SSW点云数据的矢量地图平面精度自动校验方法

常规的矢量地图精度校验采用抽样与实地测量,外业工作量大,自动化程度低。针对这一问题,本文提出基于SSW激光点云数据的矢量地图平面精度自动校验方法。首先,使用车载激光扫描器获得道路两侧高精度点云数据,并对点云数据进行滤波、坐标转换和精度检验;其次,基于多特征识别算法,使用SWDY软件提取点云特征点线;最后,利用最近邻法搜索待检矢量图中的同类地物特征点线,并计算匹配点线对的中误差。以兴化城区为试验区,采用该方法检测该地区1：1000比例尺的矢量地图平面精度,试验结果显示,成功匹配了点云数据205个地物特征中的201个,矢量地图的总体中误差为0.26 m,且能够发现待检测矢量地图中的采集丢漏与明显错误。本文方法可以减少现有检测方法的野外实测工作量,增加检测样本数量,降低检测过程中的人为干扰因素,有效提升检测的可靠性与检测效率。