无人机遥感影像大规模光束法平差快速解算

为实现对无人机遥感影像大规模光束法区域网平差的快速解算,采用逐点消元法并利用分块稀疏矩阵保存消元后的法方程,以减少内存的使用量;利用预处理共轭梯度算法实现快速解算,利用OpenMP技术实现预处理共轭梯度迭代计算多核并行处理。结果表明,将消元法和预处理共轭梯度算法用于无人机遥感影像大规模光束法区域网平差解算,既可节省内存,又可提高计算效率。     

区间约束平差模型的共轭梯度积极集算法

主要研究参数带有区间约束的平差算法,通过把平差问题转化成一个带有区间约束的二次规划问题,利用积极集对二次规划问题进行划分与重组,结合无约束共轭梯度优化算法,给出了带有区间约束的平差算法,并同时给出了参数解的精度评估。由于投影梯度法可以迅速改变积极约束集的构成,新的算法比经典的积极集法效率更高,可以降低模型的不适定性,保持参数先验信息中的统计、几何或物理意义,适合于求解大规模的带有区间约束的平差问题。     

LM算法在稀疏矩阵光束法区域网平差中的应用

通过介绍光束法区域网平差的误差方程和法方程的建立,针对解算法方程的算法进行了对比分析。针对高斯牛顿法在解算非线性模型最小化中存在的问题,提出将LM算法应用于非线性模型的最小化解算,并通过算例验证了LM算法的优越性。为了提高区域网平差的效率和实用性,相对于传统LM算法解算的稠密性,提出了在LM算法中采用稀疏矩阵的方法来解算光束法区域网平差的法方程,验证了将LM算法应用于稀疏矩阵光束法区域网平差的可行性。     

一种针对稀疏控制点粗差探测的光束法平差

为了提高稀疏控制点摄影测量的可靠性,该文提出一种快速、有效地检核被破坏的地面控制点的新方法。该方法主要是基于光束法的基本框架,利用自动循环探测、穷举法和投票表决的方式对地面控制点进行检验。该文通过我国某地区1∶10 000航摄比例尺的4幅影像的小样本控制点数据对该方法进行了测试与验证,实验结果表明,该方法能快速、准确地对有限被破坏地面控制点进行识别和纠正,具有较高的粗差崩溃污染率,可在一定程度上避免外业补测工作。     

轴角描述的光束法平差新方法

建立了一种基于轴角描述的光束法平差新方法。与传统基于欧拉角的光束法平差理论相比,基于轴角法在平差过程免去了大量冗杂的三角函数运算,平差模型系数矩阵和迭代过程全部采用线性运算,结构简洁。试验表明,基于轴角描述的光束法平差解算速度较快,为欧拉角平差方法的两倍左右,并且具有较好的稳定性,为影像区域网平差稳定快速求解提供了一套新方法,对于多定向参数数据快速处理具有一定借鉴价值。     

基于稀疏矩阵技术的光束法平差快速算法设计

首先给出光束法平差法方程式及其改化形式的一般化公式,并说明各系数矩阵的实际意义,从而可以方便地借助稀疏矩阵技术直接组建并存储各系数矩阵。其次,详细介绍如何设计一种可行的、高效的,集一般的光束法区域网平差、多片空间后方交会、多片前方交会和自由网平差于一体的快速平差算法。最后通过多组数据说明算法的可行性和高效性。     

光束法平差的一种快速算法

提出了一种基于矩阵块分解的光束法平差快速计算方法,并分析了该算法的时间复杂度和空间复杂度。试验结果表明该算法是可靠有效的。     

利用已有像控点的多期航空影像光束法区域网联合平差

为了充分利用已有航空影像与控制成果,节约作业成本,缩短作业周期,提出一种利用已有像控点联合多期航空影像进行整体平差加密的数学模型,并采用我国南方某地区的数据资料进行了试验证明。结果表明,联合平差能将已有像控点的控制作用通过多期影像间的同名点传递到最新航空影像上,联合平差加密点的平面精度与常规光束法区域网平差加密精度基本一致,而高程精度则取决于多期影像间同名点的观测值个数,同名点观测值越多,加密点高程精度越高,因此只要多期影像间存在足够多的同名点观测值,则联合平差的加密精度完全能够满足摄影测量地形图测绘的生产需要。     

基于附加参数模型的自检校光束法区域网平差算法运行结果对比

像点偏移是影响光束法区域网平差结果精度的主要因素之一。克服平差过程中像点偏移的影响,以提高区域网平差精度,一直受到业界高度重视。当前,克服像点偏移的常规做法是借助特定的参数模型对其进行描述,构建基于附加参数模型的自检校光束法区域网平差模型,在区域网平差的同时求解引入的参数,进而实现对系统误差的补偿。Bauer模型、Ebner模型、Brown模型、光学畸变模型是现有算法中描述像点偏移的常用模型。为了对上述4种模型的系统误差进行验证,本文首先在经典的光束法区域网平差模型基础上分别设计了与4种模型相对应的自检校光束法区域网平差模型,并予以编程实现;然后通过实例对上述4种模型的算法运行结果进行了验证、比较及分析。试验结果表明,Ebner模型和Brown模型的引入可有效提高光束法区域网平差的精度;Bauer模型的引入对小型区域网平差精度的提升更加有效;光学畸变模型的引入对区域网平差结果的精度提升作用相对较小。     

对偶四元数GPS辅助光束法区域网平差

针对GPS辅助光束法区域网平差中线元素和角元素分而治之引起转动和平移的耦合误差问题,该文提出了一种基于对偶四元数的GPS辅助光束法区域网平差方法。利用对偶四元数统一描述像空间坐标系与WGS84坐标系之间的旋转和平移关系,建立对偶四元数GPS辅助光束法区域网平差模型,实现了区域网影像外方位元素以及待定点WGS84坐标的平差解算。实验结果表明,本算法具有对迭代初值无依赖性、迭代次数少和精度高的优点,为姿态稳定较差的轻小无人机影像的GPS辅助光束法区域网平差提供了一种新的思路。     

构架航线对无人机影像区域网平差精度影响分析

与三角翼相比,无人机航摄影像像幅小、模型连接性差、质量轻、航摄时姿态不稳定;这些因素导致无人机航摄影像成图精度较差。为了解决该问题,传统航测方法在每两张航摄影像间布设大量控制点,增强模型刚性;GPS辅助空中三角测量通过提高曝光点的点位精度,可以减少控制点的个数,但是由于无人机像幅小,控制点约束范围小,因而仍然需要大量的控制点。针对以上问题,文章在GPS辅助空中三角测量的基础上,通过布设架构航线,进而实现增加影像之间的重叠度,增强模型刚性的目的,从而实现在减少控制点个数的同时,保证无人机航摄影像区域网平差精度的提高。实验表明,该方法与单纯的依赖GPS辅助空三技术相比,在精度相近的基础上能够减少约50%的控制点布设数量,大大减少了外业工作量。     

一种快速有效的大数据区域网平差方法

针对摄影测量影像来源多样化、复杂化、大数据化等趋势,传统区域网平差算法在应对当前复杂多变的数据来源,矩阵排列毫无规律的法方程结构以及大数据量带来的高内存需求和低计算效率等问题上,遇到了前所未有的挑战,为了解决上述难题,本文引入了预条件共轭梯度法以及不精确牛顿解法求解区域网平差过程中的法方程,同时使用一种块状法方程系数矩阵压缩存储格式,构建了全新的区域网平差技术流程。本文方法避免了直接对法方程系数矩阵的求逆,压缩了法方程系数矩阵所需的内存空间,使得本文算法比传统算法所需计算机内存空间大幅减少,平差计算速度明显提升,同时保证了计算精度与传统方法相当。初步试验证明,本文方法对4500张影像、近900万像点数据的平差计算在普通电脑上仅需要约15min,且计算精度达到子像素级。     

基于定向片模型的SPOT-5遥感影像自检校光束法平差

本文通过建立内方位自检校模型,利用定向片模型对外方位元素进行内插建模,建立了基于定向片模型的自检校光束法平差,研究不同控制点数量和不同定向片间隔对定位精度的影响,并利用河南嵩山地区SPOT-5遥感影像数据对模型进行了实验验证和分析,结果表明,平面精度可以达到10.06m,高程精度可以达到8.84m.     

一种无人机影像实时增量平差镶嵌算法

当前无人机已成为空间信息获取的重要手段,可作为航空摄影测量系统的有益补充。但无人机数据量大、姿态稳定性差、排列不规则等缺点给快速处理带来较大难题。本文利用运动恢复结构SFM方法中的增量平差技术,借助初始POS实现无人机影像的快速实时处理,并利用GPU技术对平差后影像进行实时纠正和虚拟镶嵌展示。试验表明,增量平差和实时纠正镶嵌技术能大大缩短影像处理时间,可满足灾害应急响应时对影像进行实时处理、快速获取现场灾情信息的需求。     

SFM的倾斜航空影像空中三角测量

针对传统空中三角(简称空三)测量方法处理倾斜航空影像的不足,提出了一种基于SFM算法的倾斜航空影像空三测量方法。首先利用垂直影像空三结果获取初始区域网模型,垂直影像空三解算可通过常规的空三算法或现有的软件获取。然后采用SFM算法,在初始区域网模型的基础上,递增式地恢复倾斜影像的外方位元素,最后将垂直影像和倾斜影像联合进行绝对定向、区域网光束法平差。选用玉树数据进行空三试验,结果表明:本文提出的SFM方法能够精确解算出倾斜航空影像的外方位元素,且空三结果优于现有倾斜影像空三软件Pix4Dmapper,可以作为一种倾斜航空影像定向方法。     

一种快速的无人机影像无缝拼接方法

本文针对传统的低空无人机影像拼接处理速度慢和几何精度低的问题,提出了一种快速的无人机影像无缝拼接方法:对输入的原始影像按一定尺度进行降采样,在降采样的影像上进行SURF特征提取和匹配,利用RANSAC方法估计初始的相对单应矩阵,然后用Levenberg-Marquardt方法精化单应矩阵,计算出初始的绝对单应矩阵后利用稀疏光束法平差估计出精确的单应矩阵,通过降采样影像与原始影像的单应关系传递单应矩阵到原始影像级,最后进行影像合成,形成整体拼接图。实验结果表明该方法可以有效地提高拼接速度,解决拼接错位问题。     

多源SAR影像区域网平差的比较研究

本文将有理函数模型(RFM)引入多源SAR遥感影像区域网平差中,并采用多种地面控制点布设方案,对基于严格几何处理模型和带像方仿射变换补偿的RFM区域网平差精度进行了对比分析.试验表明,对于多源SAR影像,在地面控制点较多且分布良好的情况下,基于严格几何处理模型的区域网平差可以获得较好的目标定位结果;基于RFM的区域网平差可以获得与基于严格几何处理模型的区域网平差几乎相当的目标定位精度,且受地面控制点分布和数量影响较小,非常适合稀疏地面控制点情况下的SAR遥感影像几何定位.