点云数据中球面点的自动提取

本文提出了一种球面点的自动提取方法。由随机点及其领域点拟合球面,得到球心坐标及球半径,然后提取其他所有符合半径条件的点。该方法计算过程简单,可以根据球半径误差阈值,实现不同的提取结果。     

三维激光标靶球球心整体最小二乘拟合方法研究

通过分析整体最小二乘球心拟合算法及其在三维激光标靶球球心拟合中计算量较大的问题,提出了在保证球心精度不变的基础上尽可能减少多余球面点的方法,以加快TLS球心拟合算法的运算速度。针对TLS构建的大型稀疏矩阵,采用大型稀疏矩阵快速乘法计算法方程系数矩阵,大大减少了TLS拟合球心所消耗的时间。通过试验分析表明:对多余球面点进行适当过滤既可以保证球心坐标精度又可以加快球心拟合速度;采用大型稀疏矩阵快速乘法可以大大缩短TLS球心拟合的时间。     

无定向点优化布局的多边交会测量精度分析

多边交会系统利于提高激光跟踪仪坐标测量精度,但测量精度易受测站布局和系统参数标定精度的影响。引入球心拟合的无定向点系统参数标定法,避免传统系统参数标定精度受定向点分布的影响,根据无定向点系统参数标定模型推导出多边交会的最佳测站布局——直角正三棱锥,从而保证多边交会测量精度。仿真结果表明,在5 m范围内,球心拟合的无定向点系统参数标定中误差为0.006 4 mm,最佳测站布局下多边交会的点位中误差为0.005 mm。经标准尺长度测量验证和四面体标准器坐标测量验证,优化后多边交会的长度测量中误差为0.003 6 mm,坐标测量中误差为0.005 3 mm。在无定向点系统参数标定和直角三棱锥布局下,激光跟踪仪多边交会能够实现微米级三维坐标测量。     

使用定标球的激光扫描数据配准方法

激光扫描数据多站配准是扫描数据处理中的关键环节。实际测量中常用定标球实现多站数据配准。该配准方法的精度决定于球心的计算精度,为提高球心的计算精度,本文提出将RANSAC算法用于球心计算。该算法鲁棒性很好,能从含有野值的数据中准确计算出球心。最后通过实验验证了本文的方法具有较高的精度。     

削弱GNSS多路径效应的半天球格网点建模方法

多路径效应与测站观测环境相关,无法利用差分的方式消除或削弱,是GPS精密数据处理时的主要误差源。为此,本文提出了一种利用半天球格网点模型削弱测站多路径误差影响的新方法MHGM(multi-point hemispherical grid model)。该方法对以测站为球心的半天球进行格网点划分,通过格网点的参数化描述,实现测站处多路径误差建模,可适用于现有各类GPS数据处理的软硬件设备和观测环境。本文算例的测试结果表明,采用新方法建模后双差观测值残差的RMS均值改善率平均在73.9%左右,较传统恒星日滤波方法的改善效果平均可提升26.9%,对于静态观测数据,按实时动态相对定位处理模式可获得平面精度约1.7 mm,高程精度约3.0 mm的定位结果。此外,MHGM模型还可进一步用于对测站周边可能存在的多路径误差源进行方位评估,对从物理意义上消除多路径误差源的影响给出一定的指导性意见。     

高精度GPS定位中多路径影响研究述评

多路径误差是影响高精度GPS测量定位成果精度的主要误差源。本文阐述了多路径误差的特点、影响的规律性以及消除或削弱多路径误差影响的方法和措施,为从事高精度GPS测量定位及其科研工作提供参考。     

基于空间向量的空间圆拟合算法研究及其应用

对基于空间向量的空间圆拟合算法进行研究,将空间圆看成过球心的空间平面和球壳相交而成的圆,根据球心在空间圆上任意两点连线的中垂面上的性质,利用空间向量组建中垂面方程,与拟合的平面方程联立求解圆心坐标和半径。采用C#语言编写程序进行了算法实现,利用索佳全站仪采集断面数据,使基于该算法的程序在管道准直分析的工程中得到实际应用。     

三维点云的分割及骨架提取研究

针对在三维点云环境下分离目标物体所出现的过度分割问题,提出一种结合随机抽样一致性和颜色差值区域聚类的分割方法。首先利用RANSAC算法去除场景中大部分平面,使得目标物体和连成片的点云脱离,然后结合点云的距离阈值和目标颜色差值,得到目标点云数据。针对L1中值算法对曲率较大模型的骨架提取存在的不足,进行了改进。通过L1中值算法对点云模型进行骨架提取,得到点云的骨架点,然后沿端点方向向外进行最大内切球的球心提取,最后连接多个球心及骨架末端点,得到符合人类视觉效果的骨架。改进的算法提高了L1中值对曲率较大点云骨架提取的准确性。     

基于道路的地球同步卫星定位方法误差分析

针对基于道路的地球同步卫星定位方法，分析了几种主要的误差源（测距误差，星历误差，中心站站址误差和道路数据库误差）对定位精度的影响特点，从而给出院 系统本身的定位精度及对道路数据库的精度要求，理论分析表示，测距误差，星历误差是影响用户平面精度的主要因素，而道路数据库的高程误差是影响用户高程精度的主要因素，另外，也进一步验证了该方法的可行性和可靠性。     

高精度GPS测量中多路径误差的研究

阐述多路径误差的特点、影响规律以及消除或削弱多路径误差影响的方法和措施,为从事高精度GPS测量定位及其科研工作提供参考。     

一种三维激光扫描点云拟合的抗差加权整体最小二乘法

针对三维激光扫描中点云不等精度且易受粗差影响的问题,提出了一种基于入射角定权的抗差加权总体最小二乘的拟合方法。该方法在采用入射角定权的基础上,进行基于标准化残差和中位数的抗差加权整体最小二乘估计,获得待定参数估值,并通过Gauss-Newton迭代算法,推导了模型的迭代计算方法。以平面拟合和球面拟合为例,分别通过仿真数据和实测数据对算法进行验证,结果表明,对于含有粗差的点云,新方法可以获得更为理想的参数估值,其性能优于抗差整体最小二乘和加权整体最小二乘,可以更好地进行三维激光扫描的点云拟合。     

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。     

Global optimization of the Gauss conformal mappings of an ellipsoid to a sphere

The Gauss conformal mappings (GCMs) of an oblate ellipsoid of revolution to a sphere are those that transform the meridians into meridians, and the parallels into parallels of the sphere. The infinitesimal-scale function associated with these mappings depends on the geodetic latitude and contains three parameters, including the radius of the sphere. Gauss derived these constants by imposing local optimum conditions on certain parallel. We deal with the problem of finding the constants to minimize the Chebyshev or maximum norm of the logarithm of the infinitesimal-scale function on a given ellipsoidal segment (the region contained between two parallels). We show how to solve this minimax problem using the intrinsic function fminsearch of Matlab. For a particular ellipsoidal segment, we get the solution and show the alternation property characteristic of best Chebyshev approximations. For a pair of points relatively close in the ellipsoid at different latitudes, the best minimax GCM on the segment defined by these points is used to approximate the geodesic distance between them by the spherical distance between their projections on the corresponding sphere. This approach, combined with the best locally GCM if the points are on the same parallel, is illustrated by applying it to some case studies but specially to a 10° × 10° region contained between portions of two parallels and two meridians. In this case, the maximum absolute error of this spherical approximation is equal to 2.9 mm occurring at a distance about 1,360 km. This error decreases up to 0.94 mm on an 8° × 8° region of this type. So, the spherical approximation to the solution of the inverse geodesic problem by best GCM can be acceptable in many practical geodetic activities.     

地面3D激光扫描仪反射标靶中心求取方法研究

介绍了三维激光扫描测量的原理和误差来源,研究了Trimble GX 3D扫描仪配备的特质激光反射标靶中心点求取方法,实现了标靶中心点坐标的求取。     

Analysis of systematic error influences on accuracy of airborne laser scanning altimetry

The error sources related to the laser rangefinder, GPS and INS are analyzed in details. Several coordinates systems used in airborne laser scanning are set up, and then the basic formula of system is given.This paper emphasizes on discussing the kinematic offset correction between GPS antenna phase center and laser fired point. And kinematic time delay influence on laser footprint position, the ranging errors, positioning errors, attitude errors and integration errors of the system are also explored. Finally, the result shows that thekinematic time delay can be neglected as compared with other error sources. The accuracy of the coordinates is not only influenced by the amplitude of the error, but also controlled by the operation parameters such as flight height, scanning angle amplitude and attitude magnitude of the platform.     

Analysis of systematic error influences on accuracy of airborne laser scanning altimetry

The error sources related to the laser rangefinder, GPS and INS are analyzed in details. Several coordinates systems used in airborne laser scanning are set up, and then the basic formula of system is given. This paper emphasizes on discussing the kinematic offset correction between GPS antenna phase center and laser fired point. And kinematic time delay influence on laser footprint position, the ranging errors, positioning errors, attitude errors and integration errors of the system are also explored. Finally, the result shows that the kinematic time delay can be neglected as compared with other error sources. The accuracy of the coordinates is not only influenced by the amplitude of the error, but also controlled by the operation parameters such as flight height, scanning angle amplitude and attitude magnitude of the platform.     

激光扫平仪光束水平误差的检定

阐述了激光扫平仪光束水平误差的检定方法、激光扫平仪特征方向水平误差及其检测步骤和数据处理方法,给出了精度分析和实测结果     

基于球面投影的单站地面激光扫描点云构网方法

为正确判断点与点之间的邻接关系,结合单站地面激光扫描点云数据的特性,提出了利用球面投影对其构建三角网的方法;讨论了球面Delaunay构网方法的若干细节;采用球面有向搜索和球面LOP局部优化算法,提高了构网时间效率;实验表明本方法能快速、有效的对单站激光扫描点云构网。相似文献   

影响机载激光扫描测高精度的系统误差分析

简要介绍了机载激光扫描测高技术的系统组成和发展现状，通过坐标转换技术建立起机载激光扫描对地定位的基本几何关系，并从这些几何关系出发，着重分析了动态偏心改正及动态时效误差对机载激光测高精度的影响，对不同的误差源如何影响定位结果的精度进行了讨论，最后给出模拟计算结果，得出了一些有益的结论。     

资源三号02星激光测高仪足印位置预报方法

激光测高仪在轨几何检校是提高激光点平面和高程精度的必要途径,而激光足印地准确捕获是成功开展激光测高仪在轨几何检校的前提。本文针对资源三号02星搭载的我国首台激光测高仪的在轨几何检校试验需要,在参考光学遥感卫星成像几何模型的基础上,提出并构建了一套严密的激光足印位置预报模型。该模型充分顾及卫星平台在轨运行规律及激光与卫星相对几何关系,建立了激光发射点到地面足印的严密几何定位预报模型,通过金字塔地形匹配、基于加速度轨道预测以及频率域姿态分析分别获取预估的激光指向、轨道位置和姿态信息,实现地面激光足印的位置预报。该模型已应用于资源三号02星激光测高仪在轨几何检校试验中,预报的激光足印位置与探测器捕获到的实际位置的最大误差小于150m,充分验证了预报模型的正确性,实现了我国遥感卫星从天上到地面点对点的精确预报,为国产激光测高仪在轨几何检校提供了有力的技术支撑。