三维相机检校场标志点图像坐标提取方法

相机检校是摄影测量重要的工作环节之一,相机检校方法和结果直接影响摄影测量后处理的效率和精度。文中针对相机标定工作中存在的标志点人工提取效率低等问题,提出一种三维相机检校场圆形标志点图像坐标提取的方法,通过对原始图像进行高斯滤波、Canny边缘检测、椭圆形轮廓提取和拟合等一系列处理后,最终得到标志点中心的图像坐标。通过与人工量测标志点图像坐标的方法进行对比分析,验证方法的可行性,实现数码相机的快速标定。     

基于模型和广义点摄影测量的圆柱体自动三维重建与检测

基于圆柱体几何模型和广义点摄影测量理论,结合边缘曲线编组的椭圆提取方法,提出一种不需要已知圆柱体的空间位置与尺寸参数的、全自动的圆柱体三维重建与误差检测方法,推导出基于圆柱体几何模型和广义点摄影测量的数学平差模型,并给出各参数初始值的计算方法。利用已检校的立体相机获取圆柱体工业零件的立体影像进行试验,结果表明该方法切实可行。此方法可以推广到其他具有基本数学模型的工业零件的三维重建中。     

高温锻件测量中绿激光标志中心定位

本文针对工业摄影测量中高温锻件上的反射标志提取方法进行了探讨,提出绿激光投射到锻件上并提取标志中心点的方法,通过摄影采集绿激光标志图像并提取分析,验证此方法相比于用Canny算子和椭圆拟合算法提取所用的时间减少三分之二,与V-STARS摄影测量系统比对后,精度近0.039像素,初步满足了中精度工业摄影测量的要求。     

基于单站摄影测量的高铁轨道板检测方法研究

结合国内外高铁轨道板检测技术的研究现状,〖HT5〗〖HT5"〗对比传统的轨道板检测技术、全站仪检测技术、激光跟踪仪检测技术、摄影测量检测技术的发展历程、检测方式的差异、精度和效率,本文通过大量的实验,设计出了最优化的辅助测量棒,通过实验数据分析,得出了具体的外观设计和物理尺寸,设计出了特定的圆形标签,通过相关算法完成中心坐标提取,最终实现了基于单站的摄影测量方法进行高铁轨道板检测。与以往的摄影测量检测技术相比,本文提出的方法不需贴标签点,避免了贴标签花费大量时间,同时绕过了标签编号的问题,节约了大量的检测时间。借助设计的辅助测量棒测量点位可不通视,通过实际的实验,解算点位的精度也能符合轨道板检测的要求,总体性价比较高。结论表明:在高铁轨道板的检测上,对比以往的技术,从精度和检测效率两个方面分析,基于单站的摄影测量方法,不仅节省了大量时间,同时解算结果也符合高铁轨道板检测的精度要求,但是在摄像机主光轴方向上,随着距离的增大,摄像机坐标系下Z值的精度影响较大,X值和Y值受影响较小,精度较好。     

数字摄影测量像点量测精度检测方法研究

在摄影测量基本原理的基础上,提出通过构造理想标准式像对的方法,实现对全数字摄影测量系统的像点量测精度进行检测。以JX4数字摄影测量工作站为例,利用单张实景航片构造理想标准式像对,通过像点的理论坐标与实际采集坐标的较差统计精度,该检测方法对其它的数字摄影测量工作站具有普遍意义。     

大型精密工业设备变形量检测方法研究

大型精密工业设备的变形检测具有目标尺寸大、精度要求高、绝对定位难等特点,使得常规单一的检测方法难以满足要求。因此,通过对已有测量方法的改进与组合,研究出一种高效率且高精度的大型精密工业设备变形量检测方法。使用工业摄影测量系统、激光跟踪仪、高精度全站仪相结合的技术,通过自主研发的相机辅助拍摄伸缩杆,在不同姿态与温度条件下可以对目标设备进行全面快速的数据采集,进而解算出重力差异与温度差异导致的变形量。考虑到摄影测量成果是局部独立坐标系,缺乏与国家大地坐标系的关联,将激光跟踪仪建立的局部重力水平坐标系作为过渡,实现了摄影测量坐标系到CGCS2000国家大地坐标系的高精度转换方法。实验证明,该方法具备数据采集容易、检测精度可靠、坐标能够统一等优点,对大型精密工业设备制造与检测技术提升具有重要意义。     

近景摄影测量技术在核电压力容器三维测量中的应用

本文主要论述近景摄影测量技术在"华龙一号"核电厂反应堆压力容器安装中的应用,为满足反应堆主系统安装的高精度技术要求,须对压力容器本体进行三维尺寸测量,获取安装所需的精确尺寸数据.本方法采用摄影测量技术对压力容器本体特征点进行拍摄,采用专用软件匹配影像和采集像素点信息,对采集的数据进行分析处理,光束法平差后数据与相关设计数据进行对比分析,计算得出设备定位所需的尺寸数据.通过近景摄影三维测量技术实现了压力容器本体尺寸数据的高质和高效采集,满足了主系统安装的技术需求.     

基于Visual Studio的图像特征点提取研究与实现

图像特征点提取不仅应用于计算机视觉领域而且也是摄影测量中的重要环节。本文主要分析了摄影测量中几种常用的特征点提取算子并结合FLANN匹配方法在VS2012上实现各个特征点算子的性能比较。结果表明:运用BRISK特征检测子结合BRISK描述子来提取特征点不仅提取速度快、消耗内存小,而且具有尺度、旋转不变性和对噪声的鲁棒性。如果不考虑图像的尺度、旋转的变化,则FAST和ORB组合的结果是最优的。     

工业近景摄影测量编码标志改进与识别算法研究

为了提高大尺寸工业摄影测量中编码标志点编码容量和解码准确率,本文设计了一种新的用于数字工业摄影测量的编码标志,该标志结合了环形编码标志和圆点编码标志的特点,编码容量可以达到131072.在简单和复杂的场景中,从不同的拍摄角度进行了实验,实验结果表明,该编码标记易于提取和识别,编码容量大,定位精度高,可以用于大尺寸工业摄影测量中进行点匹配和图像定向,甚至可以用作测量点,从而实现大量测量点的自动管理.     

利用三维激光扫描技术检测工业构件螺栓孔的空间位置

面向工业检测领域提出了一种工业构件螺栓孔的空间位置检测方法,解决了大型工业钢结构特征位置的检测问题。通过三维激光扫描获得构件的完整点云,提取螺栓孔的点云,利用非线性的最小二乘方法拟合螺栓孔的中心,获得螺栓孔中心在点云坐标系中的坐标。同时,根据设计尺寸建立构件的标准模型作为检测的基准,将模型特征转换成一组点表示,拟合对应的螺栓孔中心,获得螺栓孔中心在模型坐标系中的坐标。利用两个坐标系中若干个公共点计算平移矩阵和旋转矩阵,最后将点云坐标系中的坐标转换到模型坐标系中,计算出标准模型与构件对应点之间的误差,从而实现对工业构件螺栓孔的空间位置精度检测。     

遥感影像CVA变化检测的CUDA并行算法设计

随着遥感影像数据量以及复杂程度的日益增加,遥感图像的快速处理成为实际应用过程中亟需解决的问题。为了实现遥感影像的实时变化检测,针对基于变化矢量分析CVA的变化检测算法,设计了一种基于统一计算设备构架CUDA的并行处理模型。首先利用地理空间数据提取库GDAL实现大数据量遥感影像的分块读取、操作和保存;其次将基于变化矢量分析的变化检测过程分为变化强度检测、映射表构建和变化方向检测,并借助CUDA C将变化矢量分析算法的3个步骤嵌入到CPU和GPU组成的异构平台上进行实验;最后利用该模型对不同数据量的遥感影像进行CVA变化检测并作对比分析。实验结果表明:与CPU串行相比,基于GPU/CUDA的遥感影像CVA的变化检测速度提高了10倍左右;在一定程度上,达到了实时变化检测的效果。     

基于多GPU的Harris角点检测并行算法

提出了一种基于多图形处理器(graphic processing unit,GPU)设计思想的Harris角点检测并行算法,使用众多线程将计算中耗时的影像高斯卷积平滑滤波部分改造成单指令多线程(single instruction multi-ple thread,SIMT)模式,并采用GPU中共享存储器、常数存储器和锁页内存机制在统一计算设备架构(com-pute unified device archetecture,CUDA)上完成影像角点检测的全过程。实验结果表明,基于多GPU的Har-ris角点检测并行算法比CPU上的串行算法可获得最高达60倍的加速比,其执行效率明显提高,对于大规模数据处理呈现出良好的实时处理能力。     

超算环境下的并行切图性能分析

在传统GIS二维地图缓存生成过程中,一般用普通的PC机来生成地图缓存.普通PC机的内存一般不大于8 G,CPU主频一般不大于2.2 GHz,且核数不大于8核,硬盘一般为机械硬盘,容量不大于2 T.受限于硬件性能的瓶颈,切图效率较低,不能够分析出上述各硬件因素中制约二维地图缓存性能的关键性因素.相比之下,超算环境有着丰富的资源,可将上述任一资源延伸到极致,因此,本文借助超算环境,研究分别增大内存、CPU主频、硬盘空间等因素后对地图缓存效率的影响.基于此,本研究在郑州大学超级计算机中心专门进行了比较测试.郑州大学超级计算机中心拥有两种类型的CPU,每个主机拥有128 G内存,CPU分为普通CPU和KNL CPU,分别拥有32核和64核,所有主机共享802 T的磁盘阵列,可以认为对于二维地图缓存来说硬件资源是无限的.本文利用郑州大学超级计算机中心的理想环境分析出了在内存和CPU等因素都不受限的情况下,影响二维地图缓存效率的关键因素.     

CPU/GPU near real-time preprocessing for ZY-3 satellite images: Relative radiometric correction,MTF compensation,and geocorrection

ZY-3 is the first high-accuracy civil stereo-mapping optical satellite of China. It greatly improves China’s optical satellite image resolution with a boom in data volume, calling for new challenges in processing real-time applications. On the other hand, using central processing unit (CPU)/graphic processing unit (GPU) to resolve data-intensive remote sensing problems becomes a hot issue. In this paper, we present an approach for CPU/GPU near real-time preprocessing of ZY-3 satellite images, focusing on three key processors: relative radiometric correction (RRC), modulation transfer function compensation (MTFC), and geocorrection (GC). First, basic GPU implementation issues are addressed to make the processors capable of processing with GPU. Second, three effective GPU specific optimizations are applied for further improvement of the GPU performance. Furthermore, to fully exploit the CPU’s computing horsepower within the system, a CPU/GPU workload distribution scheme is proposed, in which CPU undertakes partial computation to share the workloads of GPU. The experimental result shows that our approach achieved an overall 48.84-fold speedup ratio in ZY-3 nadir image preprocessing (the corresponding run time is 11.60 s for one image), which is capable of meeting the requirement of near real-time response to the applications that follow. In addition, with the supportability of IEEE 754–2008 floating-point standard in the Fermi type GPU, preprocessing ZY-3 images with our CPU/GPU processors could maintain the quality of image preprocess as done traditionally with CPU processors.     

一种改进的等高线断点连接方法

介绍了几种现有的等高线断点连接方法,并在最小点对法的基础上提出了一种改进的断点连接方法。此方法在判断断点间距离大小之前先对等高线进行预处理,即将各条目标等高线自动赋予不同的颜色值,然后将图幅进行格网划分,在不同网格内搜索断点,根据颜色的差异及距离的远近自动进行等高线连接。此方法连接的准确率高于一般的断点连接方法。     

基于SAR相干系数图像的城市边界提取

相干系数图像对SAR散射体特性的变化十分敏感,对于城区表面特殊物理结构的探测、城市演化和灾害评估等有研究价值。采用豫北地区时间基线为70 d的ENVISAT ASAR雷达干涉相干系数图像,通过分析相干系数图像遥感物理特征,采用二值化、滤波去噪、连接外边界、区域填充、人工干预去噪、边界修整等一系列图像处理方法,最终用MATLAB软件的边界提取函数和算子提取出豫北地区8个县市的最外边界。经过与光学影像分类结果对比,吻合度较好。     

How friends share urban space: An exploratory spatiotemporal analysis using mobile phone data

This study proposes a framework to investigate the roles of urban spaces in connecting social contacts (i.e., “friends”). The framework is applied to a Call Detail Record (CDR) dataset collected in Singapore. First, a comparative analysis is performed to understand how friends share urban space differently from random people. Then, we derive two metrics to quantify the “bonding” and “bridging” capabilities of places in the city. The two metrics reflect the potential of a place in connecting friends and random people (e.g., chance encounters), respectively. Finally, we examine the temporal signature of the places’ bonding capabilities, and associate the results with various types of Points of Interest (POIs). We find that: (1) friends are more likely to share urban space than random people, and they also share more locations; (2) a place could play different roles in connecting friends vs. random people, and the relationship (between bonding and bridging) varies depending on the time and type of a day (weekdays vs. weekends); (3) the temporal signature of bonding capability is strongly related to the semantics of a place; (4) certain POI types (e.g., shopping malls) tend to have a much higher impact on bonding capability than others (e.g., sports centers).     

Comparison of Coupled-Potentials and Field-Based Finite-Volume Techniques for Modeling of Borehole EM Tools

In this letter, we compare two finite-volume (FV) techniques, viz., the field-based formulation and the coupled vector-scalar potentials formulation, for the modeling of borehole electromagnetic tools in 3-D earth formations. Eccentric boreholes, anisotropic dipping beds, and high-contrast multilayered earth formations are considered. We compare the two FV formulations in terms of accuracy, convergence rate, and CPU time. Although these two formulations yield similar accuracy in the examples considered, their efficiencies in terms of convergence rate and CPU time depends on the scenario.     

基于GPU的任意多边形相交面积计算方法

一直以来,任意多边形相交面积的高效计算都是地理信息系统中空间分析算法研究的重点。文中提出了一种基于GPU的栅格化多边形相交面积算法GPURAS,在此基础上,分别采用蒙特卡罗方法和遮挡查询技术进一步提出GPURASMC算法和GPURASQ算法,并证明了上述算法的正确性。实验对简单多边形、任意复杂多边形及大数据量多边形进行了测试对比,结果表明:GPURAS算法精度高,通用性较好但效率受CPU与GPU通信延迟的影响;GPURASMC算法效率较高但牺牲了部分精度;GPURASQ算法精度高、效率高但局限于特定运行环境。与基于CPU的传统算法相比,文中所提3种算法效率更高,在处理包含大量顶点的多边形时,效率提升尤为明显。     

负载分配的CPU/GPU高分辨率卫星影像调制传递补偿方法

本文系统地探讨了使用CPU/GPU协同处理理论对高分辨率卫星影像进行MTF补偿的方法。首先在GPU上对方法进行了基本实现,并通过三种性能优化策略（执行配置优化、存储访问优化和指令优化）进一步提高了方法的执行效率。在Intel Xeon E5650 CPU和NVIDIA Tesla C2050 GPU组成的CPU/GPU系统中对高分一号卫星全色影像进行MTF补偿,加速比达到42.80倍。在此基础上,为充分利用CPU的计算性能,使用CPU/GPU负载分配策略将部分负载分配给CPU进行处理,使用该策略后,方法加速比达到47.82倍,相应的处理时间压缩至1.62s,可满足对高分辨率卫星影像进行近实时MTF补偿的需求。