ON THE CALIBRATION OF UNDERWATER CAMERAS

Analytical plumbline and serf calibration techniques are applied to the calibration of two underwater cameras: a Rolleifex SLX réseau camera with an Aquamarin WKD-SLX/6006 submarine housing and a Nikonos V underwater camera. The Rolleiflex was fitted with a 50 mm Distagon f/4 lens and the Nikonos with a 28 mm Nikkor-UW f/3.5 lens. Comparisons of the results from the two methods of camera calibration are described. Theoretical differences are predicted for in-air versus in-water values for radial distortion. When these are compared to the actually observed values of distortion, an insight is provided of the precisions claimed for each method of camera calibration.     

GOCE引力梯度内部校准方法

GOCE卫星引力梯度仪的精确校准是反演高精度重力场的前提之一,本文利用GOCE卫星L1b数据中的引力梯度仪及恒星敏感器数据实现了卫星引力梯度的内部校准。以最小二乘联合多个恒星敏感器观测数据确定内部校准使用的角速度,有效避免了单个恒星敏感器低精度角速度分量对坐标转换过程的影响。考虑到恒星敏感器坐标系与梯度仪坐标系间旋转矩阵随时间的变化,本文在ESA官方内部校准方法的基础上,提出了顾及旋转矩阵校准参数的内部校准模型,并利用2009年11月的GOCE实测数据验证了该方法的效果。结果表明,该旋转矩阵校准参数数值约100″,且在该月存在3″~30″的漂移;与GOCE官方内部校准方法对比,从卫星引力梯度精度结果来看,在低于0.005 Hz频段内,同时解算旋转矩阵的校准参数与梯度仪内3个加速度计对的校准参数的内部校准模型优于仅考虑加速度计对校准参数的模型;除此之外,本文讨论了以该模型为基础的GOCE梯度仪数据校准的可能方法,为GOCE及后续重力卫星的数据处理工作提供参考。     

高分辨率光学遥感卫星在轨几何定标现状与展望

光学遥感卫星影像在轨几何定标是确保影像几何质量的必要环节。首先介绍了光学卫星在轨几何定标方法的研究现状;然后,对于当前主流的基于地面几何检校场的在轨几何定标方法,结合光学卫星地面分辨率不断提高的发展趋势,阐述了其受限于对参考影像的依赖而存在的问题;最后,论述了无需地面定标场的在轨自主几何定标的发展趋势,并提出了多种基于多角度交叉约束成像的在轨自主几何定标方法构想。     

相机内参数标定的评价指标研究与实验

相机内参数的标定受标定环境、标定物规格、标定相片数量等诸多难以进行理论分析的因素影响,导致在实际工程应用中,相机内参数标定的评估存在精度不确定性问题。基于数学统计量设计了相机内参数标定精度评估指标,针对标定相片数量和标定物距对相机标定精度的影响进行研究,并对两种典型相机——工业相机和数码相机,进行内参数标定实测试验及分析。结果表明,当标定参数值达到收敛时,相片收敛数量与标定物距成正比关系;与像主点标定相比,焦距的标定收敛效率更高,达到收敛所需的相片数量更少,但随着标定物距增大,两者的差异逐渐缩小。内参数标定精度的评估指标为相机内标定算法的改进及操作流程提供评估手段,为实际标定工作提供参考和借鉴。     

一种基于分布式目标互易性判断的SAR极化定标改进方法

针对极化SAR定标算法中一些分布式目标并不满足互易性的问题,提出一种对分布式目标互易性进行判断的方法。通过计算选取分布式目标的极化散射矩阵与互易子空间的夹角,来进行互易目标的初步选择,并利用相干性来实现最终分布式目标定标样本的选择。实现了对中电38所海南X波段全极化SAR数据的极化定标,实验证明了该方法的优越性。     

资源一号02C卫星全色相机在轨几何定标方法

为提高资源一号02C卫星全色影像几何精度,首先从其严格几何成像模型出发,对成像过程中的几何误差来源及其特性进行分析,在此基础上构建资源一号02C卫星全色相机的在轨几何定标模型;然后,将待定标参数分为内外定标参数,采用分步迭代策略进行解算;最后,基于本文的定标模型及解算方法,利用嵩山定标场提供的高精度参考数据对其进行了在轨几何定标实验。实验结果表明,本文的定标模型及解算方法合理有效,能显著提高资源一号02C卫星全色影像的无控定位精度和有控定位精度;同时,内定标精度优于0.3个像元。     

引入灭点约束的TSAI两步法相机标定改进研究

针对TASI两步法相机标定过程无法求解相机主点位置的问题,引入灭点几何约束进行改进,推导并建立了平面格网上两组正交直线透视投影形成的双灭点与相机内参数以及TASI两步法相机标定过程参数间的严格数学关系,详细阐述了综合运用双灭点与径向准直约束计算相机内参数的迭代过程,并以此为基础,给出了相机外方位参数以及径向畸变参数的求解步骤。实验结果验证了该改进方法的有效性。     

IMU/DGPS辅助航空摄影测量中检校场布设方案研究

在IMU/DGPS辅助航空摄影测量生产中,布设检校场的作用、检校场如何布设、飞行的频率以及飞行中的注意事项等一直是国内外众多学者专家积极讨论的内容.文中对检校场所起的作用进行了系统分析,提出了检校场的布设方案,并进行了大量的实测数据实验,探讨了上述问题.     

国产机载大视场三线阵CCD相机GNSS偏心矢量和IMU视轴偏心角标定技术

针对国内首台自主研制的机载三线阵CCD相机（以下简称GFXJ）,开展了国产GFXJ的GNSS偏心矢量和IMU视轴偏心角标定技术研究工作。首先介绍了GFXJ相机的成像特点,然后分析建立了GFXJ的GNSS偏心矢量标定模型和IMU视轴偏心角标定模型,并提出了GNSS偏心矢量和视轴偏心角循环两步法标定方案,最后在国家嵩山遥感综合实验场获得了多次飞行试验数据。通过进行区域网平差和标定处理,验证了本文建立的GNSS偏心矢量标定模型和IMU视轴偏心角标定模型的正确性和有效性,证实了本文提出的循环两步法标定方案可靠、可行,可显著提升GFXJ的几何定位精度。利用GNSS偏心矢量和IMU视轴偏心角标定值,大幅提高了GFXJ相机的无控定位精度。辅以少量控制点进行区域网平差,GFXJ影像平面定位精度可满足1：1000地形图测图的空中三角测量精度要求,高程精度距离指标要求略有差距。目前该款相机仍在校飞阶段,定型后几何性能有望进一步提高。同时,本文建立的GNSS偏心矢量标定模型和IMU视轴偏心角标定模型及提出的循环两步法标定方案,可为其他机载线阵CCD相机的标定处理提供借鉴。     

基于多像灭点的相机定标

近年来,3维目标建模一直是计算机视觉及摄影测量领域的研究热门,其中拍摄目标的相机(或摄像机)定标是问题的关键之一.详细阐述了基于单像、利用灭点对相机进行定标的理论的特点及不足,并对其进行误差分析,从而提出了一种新的基于多方位、多像的灭点定标方法.这种方法克服了原有理论的缺陷,使标定出的相机内外方位参数更加精确、稳定.     

多影像空三平差辅助下的车载全景相机严密标定方法

针对目前全景相机标定方法的研究现状,提出了一种多影像光束法空三平差辅助下的全景相机内参数严密标定方法。首先建立全景相机标定场,对组成全景相机的每台单相机的内参数进行标定;然后按照预先设计好的摄影参数,旋转摄影获取全景相机在标定场中多个不同摄影方向的影像,利用其中一个摄站的标定影像和物方控制点通过空间后方交会的方法解算单相机之间的初始相对方位元素,即粗标定;最后将所有摄站的标定影像构建区域网并进行光束法空三平差,获取精确的全景相机参数,即严密标定。试验表明,文中提出的全景相机标定方法可以提高标定结果的精度和可靠性,为全景影像的拼接、量测及真彩点云的生成等后续研究和应用奠定可靠的基础。     

光学有效载荷高精度绝对辐射定标技术研究

随着多波段、多平台、高光谱分辨率遥感仪器的迅速发展,要求光谱辐射定标技术具有前所未有的高精度和长期测量稳定性。目前,传统辐射定标方法的精度已逐渐难以满足定量遥感应用的需求。本文提出了一种新型基于辐亮度标准探测器的高精度光谱辐射定标先进方法和技术,由于该方法可直接溯源至低温绝对辐射计,其绝对精度和长期稳定性优于传统的基于标准光源法,是提高中国目前光学遥感器实验室、星上和场地替代定标精度的有效途径。该方法已两次成功应用于中国“FY-2”气象卫星04和05星发射前外场定标,实际应用效果表明,它能够有效提高中国卫星遥感器的外场定标精度,对改善中国当前卫星遥感器各阶段定标精度,具有潜在的应用价值。     

惯性测量单元基准面与载体平台的标定方法研究

针对惯性测量单元(IMU)基准面与载体平台之间的标定,在通过基准面法向量建立惯性测量单元基准面坐标系与载体平台坐标系的基础上,研究并分别比较利用单台全站仪角度交会及摄影测量技术的标定方法,以实现IMU与载体平台之间快速、方便以及高精度的标定。通过标定实验及误差分析表明,摄影测量标定精度高,时间短,稳定性好,更适合应用于IMU和载体平台安装后的标定工作。     

高分六号宽幅相机在轨几何定标及精度验证

高分六号宽幅相机能够实现单相机成像幅宽优于800 km,对大尺度地表观测和环境监测具有独特优势。在轨几何定标是光学遥感卫星几何处理的关键环节,直接影响影像的几何质量。本文充分考虑高分六号宽幅相机超大视场的畸变特性以及多谱段的成像特点,提出宽幅相机在轨几何定标方法,采用基于探元指向角的几何定标模型补偿宽幅相机系统误差,通过绝对定标和相对定标方法联合估计各波段的内外定标参数。利用Landsat 8影像、资源三号DSM为参考数据,对宽幅相机进行绝对定标处理,再利用ASTER GDEM为参考数据进行相对定标处理,其几何定标结果表明,高分六号宽幅影像绝对定位精度在3像素左右,内部几何精度能稳定在1像素,且波段间配准精度在0.3像素以内,表明在轨几何定标后高分六号宽幅影像几何质量得到了明显的提升。     

Monitoring GOCE gradiometer calibration parameters using accelerometer and star sensor data: methodology and first results

The Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer (GOCE) satellite, launched on 17 March 2009, is designed to measure the Earth’s mean gravity field with unprecedented accuracy at spatial resolutions down to 100?km. The accurate calibration of the gravity gradiometer on-board GOCE is of utmost importance for achieving the mission goals. ESA’s baseline method for the calibration uses star sensor and accelerometer data of a dedicated calibration procedure, which is executed every 2?months. In this paper, we describe a method for monitoring the evolution of calibration parameter during that time. The method works with star sensor and accelerometer data and does not require gravity field models, which distinguishes it from other existing methods. We present time series of calibration parameters estimated from GOCE data from 1 November 2009 to 17 May 2010. The time series confirm drifts in the calibration parameters that are present in the results of other methods, including ESA’s baseline method. Although these drifts are very small, they degrade the gravity gradients, leading to the conclusion that the calibration parameters of the ESA’s baseline method need to be linearly interpolated. Further, we find a correction of ?36 × 10^?6 for one calibration parameter (in-line differential scale factor of the cross-track gradiometer arm), which improves the gravity gradient performance. The results are validated by investigating the trace of the calibrated gravity gradients and comparing calibrated gravity gradients with reference gradients computed along the GOCE orbit using the ITG-Grace-2010s gravity field model.     

Nikon D1X相机检校

本文采用空间后方交会方法对Nikon D1X数码相机(NIKKOR 17镜头)在室内检校场实施检校。通过分析检校结果的精度,并经多片空间前方交会方法进一步验证检校参数的可靠性,表明多片空间后方交会是一种较为可靠的数码相机检校方法。     

卫星高度计定标现状

定标是卫星高度计数据精度的重要保障,随着高度计卫星HY-2A的发射及后续卫星组网规划,中国将获取长时间序列的自主高度计观测资料,定标对数据精度和长期一致性的重要性日益凸显。总结了卫星高度计定标常用技术方法的国内外研究进展和现状,阐述了中国自主海上定标场的建设和应用情况,重点对青岛千里岩定标场的大地基准测量、地壳沉降监测及HY-2A等多颗卫星高度计的定标结果进行总结分析,并对规划建设中的珠海万山海上综合定标场和中国沿海定标场网做了介绍。此外利用GNSS水汽反演技术对星载微波辐射计观测的大气湿延迟开展了精度检核实验,得到了Jason-2卫星2010年—2016年微波辐射计大气湿延迟观测精度,证明了利用中国沿海GNSS连续运行站标定星载微波辐射计大气湿延迟的可行性,对于充分了解和认识卫星高度计定标的研究现状和发展趋势有一定的借鉴和指导意义。     

海洋目标的HY-2A卫星微波散射计在轨辐射定标研究

HY-2A卫星微波散射计主要用于测量海表面的风速和风向,为了满足其风速和风向的测量精度要求,必须对其进行在轨辐射定标。本文基于散射计在开阔大洋的观测数据,利用经过定标的seawinds散射计后向散射系数数据,分析了海洋目标定标法的定标精度,结果表明定标精度可以达到0.15 dB,且模式函数对定标结果的影响为系统偏差,说明海洋目标定标法需要选用高精度的模式函数。然后,采用相同的海洋目标定标算法,实现了HY-2A卫星微波散射计的在轨辐射定标,获得HY-2A卫星微波散射计VV极化的定标系数为-1.79 dB,HH极化的定标系数为-1.73 dB。最后,利用NDBC浮标观测数据,检验HY-2A卫星微波散射计反演的风矢量精度,证明获得的定标系数可以明显提高HY-2A卫星微波散射计反演风矢量的精度。     

Landsat系列卫星光学遥感器辐射定标方法综述

Landsat系列卫星自1972发射以来,已经连续提供了40多年的中等分辨率多光谱遥感数据,广泛应用于农业、水资源管理、灾害响应等领域。目前,很多研究人员开始考虑利用这些数据开展中分辨率尺度的长时间序列地表定量信息监测,更加精细地反映局地甚至全球气候变化。开展这些研究的前提在于对数据进行辐射定标,并通过不同卫星的交叉辐射传递保证数据辐射精度的一致性。从Landsat 1到Landsat 8,随着遥感器性能和数据获取能力的提升,辐射定标方法不断更新,涉及发射前实验室定标、内定标灯方法、全孔径太阳定标器方法、交叉定标方法、场地定标方法等。本文在对Landsat系列卫星的遥感器性能进行分类、归纳、对比的基础上,系统梳理了Landsat系列卫星遥感器辐射定标方法发展过程以及不同定标方法的优缺点,特别是对定标精度的影响。Landsat系列卫星辐射定标的发展过程为遥感数据高精度定量化应用提供了非常重要的基础,未来辐射定标方法不但要随着新型遥感器研制而更新,更要注重多源遥感数据的交叉验证以及全过程辐射定标方法的完善与应用,保障遥感数据辐射定标精度的一致性。     

一种改进的立体摄像机标定方法

克服了传统的立体摄像机标定要求在摄像机前精确地配置标定物,过程繁复,户外实现较困难的弱点,提出一种改进标定方法,通过双目匹配点,线性地求解本质矩阵,快速找出摄像机的相对位置关系。实验表明,其精度与传统的方法相当,且优于其他的快速标定方法,可广泛应用于各种户外场合。