摄影测量中几种特征点提取算法比较

特征点提取技术一直是数字摄影测量和计算机视觉中的研究热点。从兴趣算子的角度研究了摄影测量中几种主流特征点提取算法,并从提取角点数、提取时间等方面,定量地比较和分析了各算法的性能、优缺点,并得出了一定的结论。     

无人飞行器遥感影像的自动相对定向研究

提出一套适合于无人飞行器遥感影像的全自动相对定向流程。其技术要点主要包括：利用SIFT特征的旋转、微小仿射的不变性等从影像提取特征并匹配,基于RANSAC的相对定向进行误匹配剔除,划分均匀网格的Frstner特征提取,基于核线约束的近似一维影像匹配,最小二乘匹配。试验结果表明,该方法具有较高的匹配成功率,获得点数多且点位分布均匀,具有较高的精度。     

一种能适应月相变化的月球图像中心提取算法

月球是夜间最亮的天体,测月导航可在云雾天气下有效弥补传统天文导航在夜间只能观测恒星的不足,扩大天文导航的可用范围。为实现测月导航,提出了一种能适应不同月相变化的月球敏感器图像月球中心提取算法。利用Sobel-Zernike矩算子对图像进行边缘检测,利用基于圆形性检测的搜索算法筛选月球边缘点并以此提取月球中心。经半物理仿真实验解算,该算法能够针对不同月相图像有效提取月球中心,中心提取的内符合平均精度为0.16像素,外符合平均精度为2.86″。由于在月球上观测地球也有"地相"变化,该算法同样适用于月球车地球敏感器图像中心提取。     

图像全站仪星点质心快速提取方法研究

提出了一种图像全站仪恒星图像快速星点质心提取方法。该方法首先推导了顾及高度角影响的度盘坐标与像素坐标严格转换模型,并利用其逆变换模型预测恒星概略成像位置;其次以概略成像位置为中心,以一定范围为半径,设定星图处理的范围;最后采用全局阈值分割算法滤除背景噪声,采用八连通域算法确定星点边界,采用灰度质心法计算星点质心坐标。通过对全站仪恒星图像的局部有效处理,与全局图像处理方法相比,将星点质心提取时间缩短到2.1%;质心提取的准确率由90.9%提高到100%,保证了质心提取精度,为实现快速天文测量提供了支撑。     

垂线偏差自动测量系统CCD星像去噪方法

根据天文大地测量原理,并集成GNSS和CCD技术,垂线偏差自动测量系统能够实现垂线偏差的快速高精度测量。该测量系统后端主要任务是对CCD星像进行处理,作为CCD星像处理的前提,图像噪声处理可为此后星象搜索准确率与定位精度等工作提供保障。本文通过峰值信噪比的计算,对中值滤波、均值滤波、Butterworth低通滤波及组合去噪方法在仿真CCD星像去噪中的效果进行了比较。试验结果表明,采用3×3模板的中值滤波方法对CCD星像的去噪效果优于其他方法。基于去噪前后成对实测CCD星像,分别计算测站点垂线偏差及其标准差,比较结果表明3×3模板的中值滤波方法对CCD星像去噪能有效改善垂线偏差的精度。     

顾及姿态偏移的重力梯度卫星姿态确定方法

针对卫星在轨温度变化导致GOCE卫星星敏感器视轴夹角相对于地面安装矩阵计算结果存在5″～9″的系统偏移,并且单星敏感器低精度分量会因坐标系变换存在精度混叠现象的问题,该文设计了一种构建温度响应函数模型校正星敏感器间相对姿态偏移的多星敏感器组合方法,有效削弱了在轨温度变化对星敏感器的观测影响,以及单星敏感器低精度分量对高精度分量的混叠效应。结果表明,多星敏感器组合有效克服了单星敏感器低精度分量的影响,提高了重力梯度张量的分离精度,顾及姿态偏移校正进行多星敏感器组合后,减小了姿态误差影响,重力梯度观测张量的迹精度提高了14 mE,与欧洲空间局发布的数据5 947.811 mE精度相近。     

图像特征点提取及匹配技术研究

图像特征点提取和图像匹配技术是图像处理领域中的重要技术,同时是多种图像处理及应用的基础。本文主要研究利用Forstner算子、Moravec算子、Harris算子、SIFT算子对近景影像和航空影像进行特征点提取;接着,采用基于SIFT的匹配来确定匹配同名像点,利用核线约束匹配的搜索范围,约束范围内的特征点;接着,采用灰度相似性约束和双向一致性约束对匹配结果进行检核;最后,得出特征提取和特征匹配的结果。基于本文研究的特征点影像提取及匹配方法,分别选取一组近景影像和数码航空影像进行实验,实验结果证明了本文方法的可靠性和高效性。     

环境星CCD数据大气校正研究

利用6S模型和同步气象资料,对国产环境与灾害监测预报小卫星HJ-1 A的CCD1传感器数据进行了大气校正和反射率反演。同时对CCD1传感器1～4波段大气校正前后的反射率变化进行了对比研究,发现大气校正后的1～3波段的地面反射率明显降低,4波段的地面反射率升高;利用同步野外实测地面数据对大气校正后的反射率数据进行了检验,两者结果基本一致;此外,还进行了定量化误差分析,以同步野外实测地面数据作为标准,将大气校正后的反射率数据与之对比,分析了可能带来误差的原因。结果表明,利用6S大气校正方法能够有效去除HJ-1 A星CCD图像的大气影响,获取地物绝对反射率。     

数字天顶摄影仪中星象匹配识别与匹配星表编制

在利用数字天顶摄影仪通过天文测量确定重力垂线偏差的工作中,需要建立高精度高密度的恒星星表,实现CCD观测星象与星表中恒星匹配识别。本文提出了一种新的控制三角形匹配算法,利用CCD影像平面中星象与天顶切平面中恒星的三角形角、三角形边长及星等信息作为判定条件,快速准确实现CCD影像平面中星象与切平面中恒星的控制星和参考星识别匹配。根据数字天顶摄影仪CCD星象观测能力,通过对 Hipparcos、Tycho-2星表处理,分别编制了数字天顶摄影仪控制星和参考星匹配星表数据库。0．3s内完成一幅3073＆#215;2048大小的CCD实测图像星象准确匹配识别。     

数字天顶摄像仪中CCD星象亚像素定位的改进二维矩方法

在利用数字天顶摄像仪通过天文测量确定天文垂线偏差的工作中,要求对CCD数字图像中星象中心进行亚像素定位。本文利用MATLAB实现对FITS格式CCD天文图像的正常读取,并与FV读取结果比较分析。在已有亚像素定位的修正矩方法基础上,提出一种利用迭代法寻求合适门限对二维修正矩方法进行改善。利用MATLAB实现对实测图像数据的处理与分析,探讨门限的取值对不同星等恒星定位精度的影响,给出门限的最佳取值。通过与已有修正矩算法处理结果比较分析,在以往修正矩方法计算基础上改进计算区域后再用迭代法计算,暗星定位精度有了很大提高。     

一种提高CCD成像卫星空间分辨率的方法研究

从卫星硬件设计与地面软件处理相结合的角度出发，建立了一套提高卫星图像空间分辨率的方法。对模拟靶标图像、一航景物图像、遥感图像分别进行了不同分辨率成像效果的计算机模拟。结果表明，所建立的卫星图像空间分辨率提高理论是正确的，使卫星图像空间分辨率提高2倍甚至更多在理论上是可行的。这一研究成果的实际应用，将会提高卫星的空间分辨率，也可以在保持卫星分辨率的条件下，缩小光学仪器的焦距，使卫星相机小型化，减小其体积和重量。     

线阵推扫影像的核线模型研究

通过对线阵CCD推扫式影像和框幅式中心投影影像的核线理论的对比研究，建立了线阵CCD推扫式影像的核线理论，并探讨了它的基本特性，从而为核线在线阵CCD推扫式影像中的应用提供了理论基础。     

AEKF在星敏感器低频误差补偿中的应用

高分辨率对地观测卫星需要精确的姿态信息来满足后续对地定位等工作,因此姿态确定精度十分重要。星敏感器的低频误差是影响卫星姿态确定精度的重要因素之一,主要是由空间周期性的热环境变化引起的。为进一步提高卫星姿态确定精度,对星敏感器的低频误差产生机理即星敏感器主光轴做周期性扰动进行了分析,设计了星敏感器低频误差补偿方案,建立了考虑星敏感器低频误差在内的组合定姿模型,利用拓维卡尔曼滤波(AEKF)对低频误差进行补偿,并引入RTS平滑滤波进一步提高姿态确定精度。仿真实验表明,设计的星敏感器低频误差补偿方案能有效对其进行补偿,提高卫星姿态确定精度。     

Tycho-2星表读取及恒星视位置计算研究

为了建立高精度的恒星视位置计算模型,该文基于FORTRAN语言对Tycho-2星表进行读取,并分别绘制J2000.0时刻全球和中国区域恒星分布图;建立了一个新的恒星视位置计算模型,对天顶望远镜实测CCD星像进行处理,并与NOVAS-F程序的视位置计算结果进行比较,以此验证新的计算模型的可行性。实验结果表明,新的恒星视位置计算模型精度符合精密天文大地测量标准。     

一种基于LiDAR点云的建筑物提取方法

从机载雷达点云数据中快速准确提取建筑物是当前研究的难点和热点。在对现有建筑物点云提取方法充分研究和分析的基础上,本文提出了一种基于LiDAR点云的建筑物提取方法。首先根据建筑物的几何特性提取初始建筑物轮廓点;然后构建局部协方差矩阵计算点云分布特征,剔除非建筑物轮廓点;最后利用DBSCAN聚类算法对建筑物轮廓点聚类,以聚类结果为基础构建缓冲区,以缓冲区内所有建筑物轮廓点为初始种子点,采用圆柱体邻域进行多种子点区域增长,实现建筑物点云的提取。通过两组试验,共5组数据验证本文算法的性能。试验结果表明,该方法能够准确、有效地提取多层复杂的建筑物点云,效率高,且具有一定的适用性。     

三线阵CCD摄影测量理论在月球探测中的应用

月球是目前世界各国进行深空探测的首选星球,月球探测卫星属于传输型卫星。本文利用三线阵CCD摄影测量理论对月球摄影测量处理进行了可行性分析,指出其关键技术并提出解决方案,最后通过模拟实验进行验证.研究结果表明:三线阵CCD摄影测量理论可以较好地解决我国月球探测中的某些难题,完全可以应用于月球摄影测量中。     

利用激光点云数据提取采石场地貌特征

三维激光扫描技术在地貌特征提取方面能够实时、主动、高效完成数据采集工作,具有传统测量方法不具有的特点。利用研究区点云数据生成等高线和三维模型可以真实地反映出其地貌特征。本文选择李庄采石场为研究对象,利用徕卡C10扫描仪获取激光点云数据,采用Cyclone和Geomagic Studio软件相结合对其进行预处理,再分别利用Cyclone、CASS、Surfer 3种软件提取地貌特征,并与常规测量方法进行了对比分析。研究结果表明：3种软件均可以生成等高线并生成理想的三维模型,且均有其特性;在制作精度和效率方面,利用点云数据绘制出的等高线相比常规测量方法有着明显的优势。