基于影像的地面激光点云数据分类

为了完成地面激光点云数据的分类工作,不同于传统方法利用点云的几何特性和辐射信息,本文利用非量测相机获取影像数据实现点云的分类。首先,通过相机检校获取相机的参数,从而得到影像内方位元素;然后,将影像与点云进行配准,计算出影像的外方位元素;最后,对上述参数进行优化,实现二维影像与三维点云信息的融合,进而完成点云分类。实验表明该方案可实现地面激光点云数据的分类。     

利用相机旋转运动实现全局一致的三维重建

通过影像序列获取三维重建的一个通用方法是在影像中跟踪点特征,随后对相机的参数和影像中的点几何关系进行估计。对于长的影像序列,后者的实现是通过因数分解方法及逐幅影像的校正来实现的。在本文中,我们提出了将跟踪特征和校正的步骤统一起来(即两者同步进行),并且将已知相机参数反馈到上述两个步骤中。对于相机的旋转运动,通过使用机器人导引常用的封闭旋转算法,重建工作可得到优化。     

基于AgisoftPhotoscan的图像三维重建及精度研究

通过普通相机获取图像信息,计算三维空间物体的几何信息,重建和分析物体的基本原理;了解图像处理软件Agisoft Photoscan的工作流程,并设计实验;通过未检校的普通数码相机对某雕塑头像和亭子进行拍摄,使用Agisoft Photoscan软件对图像进行处理,得到三维点云数据,进行物体三维重建,验证三维重建的有效性;通过提取和实测预设对比点的三维坐标值,求取误差,验证在百幅以内的图像建模误差在1cm以内。此方法可应用到表面复杂的异形物体建模中。     

基于普通数码相机的旋转全景摄影测量方法

普通数码相机固定在高精度旋转平台上可集成为旋转全景相机,水平旋转多位置拍摄,可获取全景影像。给出了旋转全景相机的成像几何关系模型,实现了旋转全景相机的标定,利用稀疏分布的少量控制点（最少3个）,即可解算出平台旋转中心坐标与起始方位角,及每张像片的外方位元素,再利用多站旋转拍摄的影像进行前方交会就可获得物方点坐标。实验结果表明,本文提出的方法在实际摄影测量中可少受视野和控制点数量的限制,通过较少的控制点即可解算出物方点坐标,且测量精度较好。该方法是在困难场景进行近景摄影测量的一种新的有效手段。     

简易平面标靶下的三维扫描与数据配准

为实现对物体表面三维信息的自动获取和多方位扫描结果的数据配准,提出了一种基于简易平面标靶的标定方法,并构建了相应的线激光三维扫描系统.首先,设计制作一个含有10个特征点的平面标靶,并利用平面标靶中的特征点对扫描系统进行姿态和位置标定;其次,利用平面标靶中的特征点计算其平面方程及平台平面方程;然后,在扫描时可以利用上述所得的平面方程求出激光平面方程,进而采用几何知识计算得到三维点云数据;最后,根据移动前后标靶图像上特征点信息计算出扫描系统的外部参数——平移旋转矩阵,从而可以实现多方位扫描数据的配准.试验结果表明,在距离45 cm处,几何投影变换求得的平面方程误差小于0.5％,每幅图像处理的时间小于60 ms,误差低于1.15 mm,基本满足三角测量的稳定可靠、精度高、成本低、比较适合现场标定等要求.     

基于激光扫描和高分辨率影像的文物三维重建

提出一种新的激光扫描点云与数字影像结合的文物三维重建方法。利用格网板进行数码相机的标定获取影像的内方位元素;利用激光扫描数据,建立三角网物体表面模型;利用人工选取控制点,进行单片空间后方交会,获取影像的外方位元素;将三维表面模型投影到影像对象,利用影像匹配在现有的三角网内部继续通过影像匹配增加同名点,从而进行三角网的细分加密;最后通过OpenGL纹理映射建立带有逼真纹理的物体三维表面模型。     

OpenGL虚拟相机模拟摄影测量二次成像

利用OpenGL虚拟相机重现摄影测量过程,借助OpenGL中的高级函数对已知摄影参数的影像进行二次成像模拟,建立OpenGL透视成像各函数参数与摄影测量内外方位元素之间的定量表达式,实现利用OpenGL对航空摄影测量获取影像过程的成像模拟。试验结果表明,在已知空间物体的三维信息和摄影参数的基础上,获取的空间物体二次成像结果与UCD相机获取的航空影像完全叠合。     

基于序列影像和积分法的复杂物体三维重建

对于某些复杂的物体而言,由于纹理简单、结构复杂,通常很难采用匹配密集点云或基于模型库的方法进行重建。介绍主要基于序列影像和积分的思想进行重建,可以利用尽可能多的相似多边形面片叠加实现对复杂物体的形体趋近。通过在复杂物体周围布设一定数量的控制点,可以利用自标定算法获取精确的相机内参数和影像方位元素,从而实现复杂物体的高精度重建。     

基于自旋式辅助平台的三维激光扫描方法

三维激光扫描仪能获取物体表面大量的三维坐标信息。但三维激光扫描仪价格昂贵,且需要多站扫描和点云拼接。本文设计自旋式辅助扫描平台,利用二维激光扫描仪对搭载在精密转台上的物体扫描获得物体表面的三维坐标信息,避免了多次搬站和点云数据拼接,在降低成本的同时提高了工作效率。试验发现,利用自旋式辅助平台扫描得到的物体三维模型准确度较高,误差在毫米级,精度稍逊色于传统的三维激光扫描仪,验证了利用自旋式辅助平台进行三维激光扫描的可行性。     

倾斜影像空间特征映射及检索方法研究与实现

利用多角度相机拍摄的航空倾斜影像具有地面覆盖范围形状特殊、航带间影像几何关系复杂的特征,后续空三处理和三维建模都需要预先恢复像片的实际覆盖范围和各航带像片的序列关系。针对此需求,本文分析框幅式和摆扫式航摄系统获取倾斜影像地面覆盖范围的空间几何特征,利用相机文件和POS数据,设计并实现倾斜影像空间特征管理程序。通过实验证明,其计算结果准确,并可生成kmz格式文件与Google Earth无缝对接。     

倾斜影像自适应初始物方面元优化匹配算法

采用基于物方面元的最小二乘影像匹配方法匹配倾斜影像时,常出现深度不连续或高差较大区域影像连接点度数低或空三点过少问题。针对此问题,本文提出一种基于自适应初始物方面元的倾斜影像匹配算法。算法利用倾斜影像已有的初始内外方位元素及匹配过程中产生的物点信息,采用多片前方交会和物方差分的方法自适应计算物方面元的高程及法向量方向角初值,进而解决采用物方面元最小二乘影像匹配方法匹配地物高差较大区域的倾斜影像时,因初值不准导致在像方匹配同名点困难的问题。分别采用本文算法和物方面元初始状态为水平面元的最小二乘影像匹配方法对两组倾斜影像进行对比匹配验证。试验结果证明了本文算法的有效性。     

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。     

POS辅助和核线约束的倾斜影像匹配方法

针对无人机倾斜影像匹配时,由于冗余数据量大、影像几何变形大和重复纹理导致基于SIFT特征点的无人机倾斜影像匹配效率和可靠性低的问题,本文提出一种基于POS辅助和核线约束的倾斜影像匹配方法。在该方法中,首先利用机载GNSS/IMU设备获取的影像POS数据计算影像间在物方的重叠区域,接着将物方重叠区投影至像方,根据两幅影像的像方重叠率筛选高可靠像对;其次采用SIFT-GPU算法对影像提取特征点,并根据POS数据估计像对间的核线关系;然后在核线约束下,以描述子间的欧氏距离为相似性测度,实现特征点的高效稳健匹配;最后采用RANSAC算法剔除误匹配。通过对两组倾斜影像做匹配试验验证了本文方法的可行性。     

多源高分辨率遥感影像自动匹配算法

提出一种基于同名直线约束的多源高分辨率遥感影像自动匹配方法。对影像建立高斯滤波模型去噪,然后进行边缘检测,在边缘影像上进行Hough变换,通过端点检测的方法来获取直线;通过粗匹配参数进行同名直线粗匹配,应用梯度模型对同名直线进行精匹配;对影像提取特征点,特征点经过同名直线约束后,在对应影像上利用同名直线约束建立匹配范围。采用最小欧式距离准则在给定范围内提取初始同名点;利用RANSAC算法剔除错误同名点对,以获取最终的匹配结果。实验结果表明,与传统的SIFT匹配算法比较,方法具有可靠性好、提取同名点数量多的优点。     

一种改进SURF的视觉影像匹配算法

视觉影像经常存在纹理情况复杂和动态模糊等情况,严重降低了连续影像间各类特征的相似性,导致传统的匹配算法难以获得准确、稳定、分布良好的影像匹配,影响后续影像处理中各类信息的获取.针对上述情况,本文提出了一种改进SURF视觉影像匹配方法.该方法包括特征提取、初始匹配和对应匹配3个步骤.首先,利用SURF特征匹配方法提取足够...     

航空倾斜摄影系统多相机姿态安装误差检校

针对航空倾斜摄影系统多相机间相对关系的姿态误差,提出一种利用下视影像密集匹配点云约束的联合平差多相机姿态安装误差检校方法。文中方法以共线方程为基础,通过联立倾斜立体像对连接点、下视影像密集匹配点云数据提供的高程约束虚拟观测值,采用非线性最小二乘SQPM算法求解倾斜影像的外方位元素改正数,从而解算下视相机与倾斜相机间的姿态安装误差。为了保证连接点可靠性,提高虚拟观测值的有效性,采用下视影像密集匹配的点云约束倾斜影像立体连接点匹配和分布优化过程。利用SWDC-5倾斜摄影系统获取的数据进行实验,通过原始姿态检校参数将下视影像生成的密集点云投影至倾斜立体影像上,在像方有22个像素左右的误差,采用文中方法检校后,像方误差减少到0.29个像素。     

多匹配基元集成的多视影像密集匹配方法

针对多视影像密集匹配中的遮挡问题,本文提出一种像方特征点和物方平面元集成的多视影像密集匹配方法。该方法利用规则格网划分的空间平面作为基础,对两种不同形式的匹配基元进行集成。首先通过多视影像上特征点投影范围和平面元位置相互制约,实现特征点和平面元的同时匹配,为后续匹配提供初始可靠的DSM;然后在此基础上,结合铅垂线轨迹法和基于高度遮挡检测方法对平面上规则分布的平面元进行匹配,加密初始匹配结果。最后通过对某地区四张UCX数字航空影像的匹配试验,验证了本文方法的有效性。     

基于SIFT的宽基线立体影像密集匹配

提出基于对极几何和单应映射双重约束及SIFT特征的宽基线立体影像多阶段准密集匹配算法。算法包括三个阶段：①基于特征点的空间分布和信息熵选取一定数量的最优SIFT特征点集并进行最小二乘初始稀疏匹配及立体像对的基本矩阵和单应矩阵估计;②对于其余特征,利用同名核线倾斜角及SIFT特征的尺度信息对匹配窗口的仿射变换参数进行迭代优化及变形改正、提取仿射不变SIFT特征描述符,并基于双重约束信息及欧氏距离测度进行匹配;③考虑宽基线立体影像较低的特征提取重复率,对第②步左右影像中未能成功匹配的特征点,基于双向搜索策略,采用基于盒滤波加速计算的SSD测度在变形改正后的双重约束区域中进行匹配,并对匹配结果进行加权最小二乘拟合定位。实际的宽基线立体影像试验结果证明了算法的有效性,可为后续的三维重建提供较为可靠的密集或准密集匹配点。     

局部单应约束的高精度图像自动配准方法

提出一种基于SIFT特征的抗差图像匹配算法。算法分为两个阶段:①初始匹配,综合利用SIFT特征匹配方法和基于SIFT特征尺度和方位信息的自适应归一化互相关(normalized cross correlation,NCC)方法建立初始相关,并基于几何关系一致性检测剔除误匹配;②匹配传播,在初始相关的基础上,利用自适应NCC和局部单应约束进行匹配传播,迭代产生更多的匹配点并采用几何关系一致性检测剔除可能的误匹配。初始单应采用最小二乘匹配方法估计得到,并采用自适应NCC为其提供良好的初始值。与现有的基于SIFT特征的图像配准方法相比,算法在抗几何变形和配准精度等方面具有优越性。     

应用Hessian-Affine的遥感图像配准实验

针对存在云雾遮挡、仿射变形的遥感影像,本文提出应用Hessian-Affine与最大信息熵,检测并筛选仿射不变特征,同时选刺同名点估计初始变换参数,对每一个待匹配点预测出一定圆域约束内的对应匹配点集,利用NCC相关系数迭代确定圆域内真同名点,得到初始匹配点集,然后利用均方根误差(RMSE)迭代剔除误匹配,直至完成最佳仿射变换参数估计。结果表明:该算法对发生仿射畸变、气候复杂区域的影像配准表现出较好稳健性和定位精度。