三维目标位姿跟踪与模型修正

本文是机器视觉参量下的三维数字摄影测量智能构像基础工作之一：成像系统位置姿态自动跟踪与精密修正,属于摄影测量与机器视觉、数字图像处理等学科交叉的摄像测量领域。针对基于目标3D模型的位姿跟踪问题开展研究,对相关研究的现状进行梳理,并提出系列位姿跟踪与模型修正方法。在完全已知目标3D精确模型的情况下,对于包含丰富直线特征的特殊目标,提出基于直线模型的目标位姿跟踪方法,实现了目标位姿参数的精确跟踪;为处理更为一般目标,利用目标的3D边缘模型,提出法向距离迭代加权最小二乘位姿估计方法及距离图迭代最小二乘位姿跟踪方法。当目标3D直线模型参数不准确时,结合光束法平差思想,提出一种针对序列图像的基于3D直线模型同时位姿跟踪与模型修正方法,联合优化求解目标位姿参数及3D直线模型参数,在模拟空间卫星目标位姿测量的仿真试验中,模型直线朝向、位置误差及目标位姿平均角度、平均位置误差分别为0.3°、3.5 mm及0.12°、20.1 mm。针对包含丰富直线特征的目标,在其3D直线模型完全未知的情况下,提出基于序列图像直线对应的目标结构重建与位姿跟踪方法,利用序列图像信息,在SFM框架下同时优化求解目标直线模型参数及位姿参数,仿真试验条件下,重建模型直线朝向、位置误差及位姿参数平均角度、平均位置误差分别约为0.4°、7.5 mm及0.16°、23.5 mm。     

相机与激光跟踪仪相对位姿标定方法的研究

在空间目标的六自由度精密测量中,激光跟踪仪测量技术与视觉测量技术的联合应用越来越多,为解决相机坐标系与激光跟踪仪位姿模型的标定问题,研究一种利用罗德里格矩阵标定相机坐标系与激光跟踪仪坐标系相对位姿的方法。首先,分别用激光跟踪仪与相机测量出公共靶点坐标和拍摄含有靶点的照片,再用标志中心提取算法和单张相片空间后方交会算法解算出靶点在相机坐标系下坐标,最后利用罗德里格矩阵进行坐标系转换,即可标定出相对位姿。实验结果表明:标定模型X轴平均误差和均方根误差分别为0.005 7mm和0.006 2mm;Y轴平均误差和均方根误差分别为0.003 2mm和0.003 5mm;模型的标定精度和稳定可靠程度基本满足测量需要。     

构造叠加晕结合五方位测井在甘肃省贾公台金矿寻找深部矿体中的应用

贾公台金矿为甘肃党河南山地区规模最大的金矿床。为探索深部矿化、寻找盲矿体,在贾公台矿段开展原生晕研究,建立原生叠加晕轴向分带,发现贾公台金矿具反向分带特征。说明该矿体深部存在多期次成矿作用。结合地井五方位测井,预测深部3 200 m标高以下存在盲矿体。深部钻探发现了厚度大、品位高的多层金矿体,新增金资源量12吨,取得了显著找矿成果。构造叠加晕结合地井五方位测井成功圈定贾公台金矿深部矿体的实践,对同类矿床的深部找矿具有重要指导意义。     

地面检校场的非量测型数码相机检校

由于相机检校作为非量测型数码相机应用于摄影测量前的必经步骤,其精度直接决定着后续测图的精度,因此针对传统的相机检校方法不能较真实地反映相机的物理状态、检校精度不高的问题,该文给出了基于地面检校场进行检校的流程,并以和静县数据为例,将该方法的检校精度与基于室内三维检校场以及基于纯平液晶显示器的检校精度进行了对比。实验表明:经该方法检校出来的相机参数精度更高,能够满足大比例尺测图要求。     

基于智能定位手机的影像信息内外业一体化核查系统

在地理国情普查和未来将持续开展的地理国情监测工作中,其主要作业方式是通过多源遥感获取地类信息。由于自动解译和人工解译准确率较低,外业调查和核实都是必不可少的工作。传统的制图调绘核实方法存在人工定位困难、记录慢和单人识别不可靠等问题。采用最新的平板电脑进行外业调绘存在强光下无法显示、笔触操作不便和电池续航时间短等缺点。本系统以GPS智能手机作为终端,通过网络传输将遥感外业调查像片传回内业数据处理中心,作业员可以根据外业作业人员传回的定位像片进行地类赋值或修改以及检查等工作,实现无缝集成的内外业一体化。     

基于FPGA的高速FIR数字滤波器设计的改进方法

在高速有限冲击响应(Finite Impulse Response,FIR)数字滤波器的设计中,随着滤波器阶数的增加,保持数据流速率和有效使用硬件资源成为设计的一个重点和难点。基于高速并行有限冲击响应数字滤波器的基本原理,提出了一种将位平面法、正则有符号系数(Canonical-Signed Digit,CSD)编码算法和抽取算法应用于并行有限冲击响应数字滤波器的改进方法。设计通过Matlab仿真,在Quartus II中编译、仿真、综合后下载到现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)中进行测试,结果显示,这种改进方法较好地解决了滤波器阶数和数据流速率与硬件资源之间的关系。     

丽江天文观测站全天相机介绍

全天相机作为一个对天文观测台站全天云量信息进行监视的工具,对天文观测的正常进行发挥着重要的作用,目前世界上主要天文台均配备有全天相机,为了满足对全天云量信息进行实时监视的需求,丽江天文观测站正式安装架设了一套全天相机系统。从硬件安装架设、软件调试到实际测试等方面,详细介绍了全天相机系统的设计方案以及遇到的问题,讨论了对问题的解决措施,重点介绍了根据天光亮度数值调整相机曝光时间的方法,这也是主要创新与特色之处。     

干冷空气入侵台风"海棠"残余低压引发的华北地区大暴雨分析

利用地面逐小时观测资料、NCEP/NCAR (1°×1°)再分析资料、FY-2F卫星加密观测(6 min分辨率)的云顶亮温(TBB)和常规观测资料,对1710号台风"海棠"残余低压北上与冷空气结合导致华北东部大暴雨天气过程进行分析。结果表明:(1)该华北东部大暴雨过程分为两个主要时段,2017年8月1日23时—2日20时(北京时)华北东南部暴雨,由台风残余低压产生,8月2日20时—3日11时华北东北部暴雨,是由减弱变性的台风环流与西风槽东移带来的干冷空气结合进而导致新生气旋和低涡产生引起。(2) 8月2日20时,台风与冷空气逐渐结合,干冷空气从对流层中高层进入变性台风北部,造成位涡下传,进而导致对流层低层形成低涡、地面形成新生气旋,同时激发出中尺度对流系统,系统稳定发展并缓慢向东北方向移动,导致持续近5 h的短时强降雨。(3)暴雨水汽来源主要有两部分,一是台风本身携带来的由南风输送的水汽,二是来自黄渤海由东风输送的水汽,二者结合后从对流层低层将水汽带至华北东北部,且在燕山前形成了水汽强辐合,为该暴雨过程大提供充足的水汽条件。     

敦煌致洪暴雨的广义湿位涡分析

利用高空、地面定时观测资料、区域站降水资料、FY-2E红外云图和NCEP 1°×1°再分析资料,对2011年6月15-16日甘肃敦煌、阿克塞和肃北的一次历史罕见暴雨天气过程的影响系统、水汽条件、广义湿位涡及其倾向变化进行了分析.结果表明,这次暴雨是中高纬天气系统与低纬天气系统相互作用的结果.暴雨水汽来源于700 hPa新疆东部偏西气流输送和600 hPa附近河西走廊西部偏东气流输送.广义湿位涡正异常主要集中在850～750 hPa广义位温线密集区,这与实际大气水汽主要集中在低层是一致的,在一定程度上反映出暴雨期的水汽分布和水汽集中特征.800 hPa上广义湿位涡的正异常区基本与暴雨区一致,与湿位涡相比,广义湿位涡能更好地诊断出这次暴雨落区.广义湿位涡正异常大值区出现在绝对涡度异常大值区与大的相对湿度梯度相重叠的区域.单点广义湿位涡倾向异常值的负正、正负转换及峰值变化与降水开始、结束和雨强变化相一致.广义湿位涡除了可作为一个分析暴雨系统发生、发展的动力变量外,还可体现出暴雨时期高水汽集中的特点,在暴雨分析中有一定的优势.