地面三维激光扫描点云数据精度影响因素及控制措施

地面三维激光扫描技术虽然具有分辨率高、准确度高、效率高等特点,但在应用过程中存在一系列影响三维激光扫描精度的因素。文中详细分析扫描距离、物体表面材质、控制网、标靶测量精度、光斑大小、扫描点间距、点云拼接精度、全反射物质和外界环境等因素对三维激光扫描精度的影响,并提出对以上影响因素的控制方法。     

星载激光光斑影像质心自动提取方法

激光光斑影像的质心提取是卫星激光测高数据处理中的重要环节,对于获得精确的激光指向角有重要的意义。本文总结了灰度重心法、高斯拟合法以及椭圆拟合法3种常用的质心提取方法,在比较其优缺点之后结合高斯曲面拟合法和椭圆拟合法,提出了一种基于高斯阈值的椭圆拟合方法,针对仿真数据进行试验,有较好的精度结果。采用GLAS（geoscience laser altimeter system）的实际激光光斑影像LPA（laser profile array）数据进行试验,发现LPA光斑质心位置变化周期约为1.5 h,幅度最大可达2~3个像素,对应激光指向角变化约9",说明在轨监视激光质心位置变化对于提高激光指向角测量精度非常必要。相关结论可为后续国产卫星激光测高仪足印影像处理提供参考。     

利用误差熵评价光斑中点云不确定性

三维激光扫描点位精度受光斑影响较大,激光点在光斑中呈现了不确定性,该不确定性的准确描述关系到激光点位精度的评价。将误差熵模型引入到点位不确定性的评价中,利用激光点位在光斑中不确定性的概率密度函数,推导了激光点位信息熵,并依据误差熵与信息熵的关系得到了激光点位的误差熵。通过分析误差熵与光斑面积的关系,得到点云光斑平均误差熵,实现了将平均误差熵引入到点云不确定性的评价中。通过设置不同扫描间隔得到的点云数据,分析了平均熵模型进行基于光斑影响下的点云精度评价的可行性,最终实现了对光斑中点云不确定性的准确评价。     

数字相机校准中光斑中心的亚像素定位

数字相机校准是进行摄影测量作业的前提条件和精度保障,而对数字相机CCD靶面上光斑中心坐标精确定位是决定数字相机校准精度的主要因素之一.现研究了光斑中心坐标定位精度对数字相机校准精度的影响,得出数字相机校准对光斑中心定位精度的要求为优于0.23像素.在总结分析椭圆拟合算法和灰度加权质心算法的基础上,基于我实验室数字相机校准装臵,对不同尺寸的平行光管星点板,在不同相机视场角情况下分别进行了光斑中心坐标定位实验,实验结果表明两种算法的定位精度均满足数字相机校准的精度要求,但椭圆拟合算法定位精度优于灰度加权质心算法.     

机载LiDAR测深中海底地形坡度的影响及改正EI北大核心CSCD

机载LiDAR测深ALB(Airborne LiDAR Bathymetry)是测量沿海地区地形图和水深图的最有效的技术之一,其通常是利用ALB海面和海底反射回波的峰值位置来计算水深值。然而,当绿色(532 nm)激光光束到达海底时,光斑范围内的具有坡度的海底地形会导致海底反射回波波形展宽、峰值位置偏移等现象,从而产生海底位置的不确定性,进而直接影响海底地形测量的准确性。为了减小这种影响,本文提出了一种机载LiDAR测深的海底地形坡度影响改正方法。通过考虑ALB激光光斑内海底地形的连续性,基于ALB激光光斑范围内局部地形参数模型FTPM(Footprint-scale Topography Parameters Model)构建ALB海底反射回波模型,通过定量分析不同水深、不同海底地形坡度所引起的海底反射回波峰值位置变化,以确定海底地形坡度对ALB测深的影响规律,进而构建ALB测深误差方程针对性地改正海底地形坡度引起的测深误差。本文采用中国南海甘泉岛附近海域所测ALB和多波束测深数据对所提方法进行了验证。结果表明,海底地形坡度影响改正后,平均绝对误差MAE(Mean Absolute Error)和中误差RMSE(Root Mean Square Error)分别减小到9.4 cm和12.3 cm,较改正前分别降低了35.6%和33.5%,对ALB测深数据处理具有参考意义。     

自动全站仪的棱镜光斑图像识别算法研究

自动全站仪发射一束红外光,经棱镜反射返回全站仪,由全站仪内置相机采集回光图像,通过获取回光光斑中心的图像坐标,求解全站仪照准棱镜时的偏移值,依据偏移值驱动全站仪自动瞄准棱镜目标。棱镜回光光斑的自动识别与中心定位是实现自动全站仪精确瞄准目标的关键技术之一。提出一种棱镜回光光斑图像的自动识别与中心定位算法,分析了光斑图像的亮度、边界形状等特征,设计了光斑识别与中心定位算法。实验结果表明,所提出的算法准确、有效。     

太阳光斑分光研究的近期进展

本文从以下三个方面回顾了光斑分光研究(1970—1987)的进展:一、连续反衬度;二、光斑的线光谱;三、光斑的精细结构。最后对存在的问题、今后的研究提出几点想法。     

一种适用于SAR图像边缘检测的序贯算法

提出了一种用于检测SAR图像上阶跃性边缘的序贯算法。由于SAR图像上存在大量的光斑噪声而使图像质量受到严重影响，而光斑噪声属于乘性噪声，不服从高斯分布，因此常用的图像处理方法难以取得好的效果。文中首先根据光斑噪声模型，自动确定图像中高反差部分，然后采用具有高抗噪性能的边缘检测算子，进行边缘提取。实验证明该算法明显提高了特征提取速度，同时具备良好的抗噪声能力。     

激光指向仪器研制的进展与展望

本文回顾了我国及世界上激光指向仪器研制、生产和应用的历史，阐述了激光指向仪器研究和发展趋向。