直接利用旋转矩阵进行空间后方交会的原理和方法

空间后方交会是摄影测量学的基本内容,其解算的理论基础是共线条件方程及其线性化.传统的解算方法是直接以6个外方位元素为未知参数,使用泰勒级数展开进行线性化,然后迭代求解.而这里则直接以旋转矩阵为未知数进行迭代求解,这样既可直接解算出旋转矩阵,又避免欧拉角和旋转矩阵相互转换所引起的计算误差和时间耗费.试验结果表明该方法切实可行,求解精度高,而且迭代次数更少、迭代速度更快.     

基于单位四元数描述的单像空间后方交会

在3维空间里,四元数可以非常方便地表示空间方位、空间向量间的旋转、平移和缩放等关系.将四元数理论引入到摄影测量领域,用单位四元数对坐标旋转矩阵进行描述,提出了一种采用单位四元数描述航摄像片位置与姿态的单张像片空间后方交会新方法.该方法与传统方法相比,在平差时避免了频繁的三角函数运算,不仅收敛速度快,而且精度高.     

基于单位四元数描述的单像空间后方交会

在3维空间里,四元数可以非常方便地表示空间方位、空间向量间的旋转、平移和缩放等关系。将四元数理论引入到摄影测量领域,用单位四元数对坐标旋转矩阵进行描述,提出了一种采用单位四元数描述航摄像片位置与姿态的单张像片空间后方交会新方法。该方法与传统方法相比,在平差时避免了频繁的三角函数运算,不仅收敛速度快,而且精度高。     

罗德里格矩阵在空间后方交会直接解法中的应用

经典的空间后方交会直接解法是先解算出空间距离,求出各摄影光束的方向角,解算一个6阶方程,然后解算出外方位元素.6阶方程中有18个三角函数,计算工作量较大,对此法进行改进,避免了三角函数计算,方程由6阶降为3阶,计算方便快速.     

一种新的共线方程线性化方法及应用

分析了共线条件方程两种不同形式之间的关系，提出了一种新的共线条件方程线性化方法。该方法不仅使线性化过程通俗易懂，而且线性化后各改正数的系数简单整齐。文中还将这种新的线性化共线条件方程用于空间后方交会实验，取得了与常规方法完全一致甚至更好的结果，从而说明该方法可以用于摄影测量的研究与生产。     

沿主光轴影像的单像空间后方交会方法研究

提出了一种沿主光轴方向影像的单像空间后方交会方法,实现了相机检校和空间后方交会的同时进行。实验证明,该方法达到了比较理想的精度。     

一种新的共线方程线性化方法及应用

分析了共线条件方程两种不同形式之间的关系,提出了一种新的共线条件方程线性化方法.该方法不仅使线性化过程通俗易懂,而且线性化后各改正数的系数简单整齐.文中还将这种新的线性化共线条件方程用于空间后方交会实验,取得了与常规方法完全一致甚至更好的结果,从而说明该方法可以用于摄影测量的研究与生产.     

基于Pope-Hinsken算法的空间后方交会

分析了Pope-Hinsken(P-H)算法的基本原理,将其应用于大角度影像的空间后方交会,给出了误差方程和计算方案,并通过对比实验加以验证。结果表明:1)在空间后方交会中采用单位四元数构造旋转矩阵可显著降低算法的初值敏感性;2)与同类方案相比,该方案具有误差方程更简洁、收敛性更强的特点;3)该方案的解算精度与现有方案一致,稳定可靠。     

利用GA求解卫星影像的空间后方交会

克服经典平差线性化的不足,将遗传算法理论引入卫星影像的空间后方交会解算中,利用遗传算法全局和局部搜索力强的优势,求解IKONOS影像和模拟影像的单片空间后方交会病态问题。实验结果表明,遗传算法可以有效求得精度较高的最优解;同时,相比最小二乘、岭估计等方法,其运行效率也较高。     

基于广义点摄影测量的后方交会与前方交会方法研究

广义点摄影测量将传统的点摄影测量和当代发展的线摄影测量以及无穷远点理论综合升华,将摄影测量中处理的物理意义上的点扩展到数学意义上的广义点.本文主要研究广义点摄影测量理论下的后方交会和前方交会解算方法.分析评价了不同控制线分布情况对后方交会精度的影响;依据前方交会原理,对闭合直线段和圆进行了三维重建,取得了良好的效果.     

一种基于四元数的空间后方交会全局收敛算法

结合四元数在摄影测量中的良好应用,提出一种基于四元数的空间后方交会全局收敛算法。该算法利用四元数描述影像姿态,采用绝对定向和正交投影两种变换来代替中心投影的共线条件方程,再利用非线性方程直接迭代的方法进行求解,从而无需进行线性化,最后从理论上对算法的全局收敛性进行了证明。试验结果表明该算法正确可靠,对外方位元素初值没有要求,真正做到无初值依赖空间后方交会,具有很好的稳定性和适应性。     

以重心坐标为基准的空间后方交会非迭代法

为解决基于迭代的空间后方交会算法在倾斜摄影中可能出现的不收敛现象,提出了一种以重心坐标为基准的非迭代解算方法。首先将控制点物方空间坐标描述成重心坐标,并基于其坐标参考无关性,采用总体最小二乘方法求出对应像方空间坐标,然后通过正交矩阵方法进行绝对定向并优化。试验结果表明,该方法几乎对任意影像姿态均能正确解算,并且精度达到甚至优于基于迭代的空间后方交会方法。     

总体最小二乘方法在空间后方交会中的应用

在空间后方交会的解算过程中,利用共线条件方程式列出误差方程后,针对地面控制点以及像点坐标均存在误差这一特点,引入总体最小二乘(total least squares,TLS)的方法,对系数矩阵A以及观测向量b同时进行改正,计算像片的6个外方位元素,建立更加合理的计算模型,可获得精度更高、更稳定的解。     

一种基于直线特征的影像外方位元素解算理论与方法

与点特征相比,影像上的线特征,特别是直线特征,具有识别相对容易、使用灵活等优点,因此对直线摄影测量的研究已成为目前摄影测量的一个重要研究方向。依据空间直线在航空影像上的投影仍然是直线,并结合共线条件方程,通过线性化,推导了基于直线特征计算像片外方位元素的误差方程;并且给出了计算过程。最后,通过实验验证了基于线特征计算像片外方位元素理论与方法的可行性和可靠性。同其他方法相比,该方法具有易于理解、便于计算、实用性强、易于实现影像自动外部定向等特点。     

综合多种特征的后方交会法

为了解决摄影测量、计算机视觉领域中缺乏明显特征点给后方交会带来的难题,基于广义点摄影测量理论,提出了利用水平线、垂直线、线段与水平圆的综合多种特征的后方交会法,论述了该方法的数学模型及适用范围。模拟数据与真实数据的实验结果表明,该方法切实可行,能够极大地减少传统后方交会法对特征点的依赖,多余观测量的引入也能够在一定程度提高计算结果的精度与稳定性。     

基于单位四元数的空间后方交会解算

介绍四元数的概念及运算性质,提出基于单位四元数的空间后方交会解算方法并给出计算公式。该方法利用单位四元数表示旋转,根据最小二乘原理,通过矩阵运算先求出单位四元数解析解,再获取旋转矩阵,得到角元素值;最后求出撮站点的坐标。此法不需提供外方位元素初始值,并且推导过程中不涉及共线条件方程的线性化。通过算例证明方法的正确性与可靠性。