组合宽角低空航测相机关键技术研究     

《北京测绘》2019,(12)

近年来,摄影测量技术发展迅猛,特别是低空航空摄影平台的出现,很好地弥补了传统卫星遥感、常规航空摄影测量在时效性、灵活性方面的不足。借助低空摄影的光学优势能够获取传统航空摄影和卫星遥感无法比拟的高分辨率影像,可以实现航空摄影测量大比例尺成图的目标。符合低空航空摄影的成像系统,发展较为滞后。现有很多低空航摄影测量平台普遍搭载单个普通数码相机进行航空摄影,存在航空摄影数据采集效率低、有效数据量小、数据处理难度高以及成图精度不高等问题;再有,传统的航空摄影测量相机及国内外成熟的组合宽幅航空相机系统又缺乏进行低空航空摄影测量应用的客观基础。研究适合于低空航空摄影的成像系统对于低空航测应用发展非常关键,是解决低空航测现存问题的一个有效途径。低空航测成像系统目前最主要的问题是数据的获取效率和精度,根本原因在于相机像幅以及视场角大小的问题。解决这一问题的根本途径是研究适合于低空航空摄影的宽幅面、宽视场角相机系统。对于数字相机而言,像幅受材料以及制造工艺限制,视场角受光学镜头的光学性能限制,很难有所突破。但是数字相机影像的可拼接性提供了另外一种可能途径,即多传感器组合成像,利用多个小像幅相机构造拼接成一个近似单中心投影的宽幅面航空相机,从而提高影像像幅和视场角,达到宽幅面大视场成像的目的。本文主要研究工作如下:(1)研究了低空航空摄影的光学理论基础。系统分析了低空航空摄影光学条件,结合光度学理论详细论述了低空航空摄影光度学优势,以及单镜头成像系统低空宽视场成像的劣势,阐述了利用组合成像技术来实现低空宽角成像的必要性和可行性。系统总结了当前摄影成像相机系统的发展现状,归纳了现有组合成像系统的特点和优势,分析了利用组合成像技术来提高影像像幅和视场角数学原理。在对比分析现有组合相机几何构造、成像单元数量、拼接模型的基础上,确定了利用五个数码相机采用组合成像技术来构造组合宽角低空航测相机的研究目标。(2)研究了基于地面三维检校场的低空组合宽角相机的静态误差高精度检校方法。理论推导了低空组合宽角相机的几何成像数学模型,定义了相机之间以及虚拟影像空间坐标系统,建立了各个独立光学结构(子相机)之间,及其与虚拟影像之间的严格几何数学模型。理论分析了组合宽角相机几何成像数学模型误差,将其归纳为地面静态误差和飞行动态误差两个部分。并研究了利用地面三维检校场来实现其静态误差的几何标定。静态误差几何标定主要包括单相机几何畸变误差的高精度标定和组合相机联合空间关系标定两个内容,详细论述了其算法原理和实现过程,最后通过实验结果分析了其精度和可靠性。(3)研究了基于影像全部像元参加的低空组合宽角相机飞行动态误差自检校模型求解与全局优化方法。自检校的目的是对相机飞行过程中由于系统和环境变化等因素导致的动态误差进行补偿。首先,理论推导了本文采用的自检校联合平差数学模型,该模型顾及了飞行过程中可能导致的相机系统间的空间位置和姿态的微小变化,将这种微小变化的检测转换为重叠区影像的视差值。其次,论述了利用重叠区匹配同名点求解自检校模型参数的基本原理和方法,并结合本文组合宽角相机特点,设计了一种影像快速匹配策略,进而实现自检校模型求解;在此基础上,通过对影像匹配性能的分析,以及基于特征点匹配来求解自检校联合平差模型存在的局部最优问题,提出了一种影像重叠区全部像元参加的几何匹配方法来实现对自检校模型求解的全局优化算法,对算法思想和原理以及求解过程进行了详细论述。最后通过对比实验分析了自检校模型求解的精度,验证了算法的有效性。(4)研究了宽角相机与稳定平台的集成。分析了稳定成像对于低空航空摄影成像质量和数据处理精度的影响,指出稳定成像对于组合宽角低空航测相机的重要意义。首先,理论分析了低空飞行平台的不稳定对于低空航空影像光学和几何性能的影响,以及飞行平台不稳定导致的影像质量下降、数据处理难度增大、处理精度降低等问题;其次,介绍了一种适用于无人飞艇等飞行器的三轴稳定平台结构及其控制原理,并通过对比试验来分析稳定成像对于低空航测精度的影响,指出了低空稳定成像对于低空组合宽角相机系统数据获取和处理的重要意义。(5)通过具体的航空摄影工程实例阐述了利用低空组合宽角相机进行航空摄影作业的数据处理实际流程,并分析了不同类型地形数据自检校拼接的精度分布,展示了其相关数据产品成果情况,结合影像空三处理结果分析了其精度。实验结果反映了组合宽角低空航测相机的作业能力。  相似文献   

基于正交匹配追踪的声层析方法   总被引：2，自引：0，他引：2  

李倩倩  史娟  李整林  罗宇  阳凡林  张凯 《海洋学报(英文版)》2019,38(11):149-157

声速剖面的变化会对声传播产生较大的影响,经验正交函数模型经常用来实现对声速剖面数据的简化描述。然而在内波、湍流等海水不均匀性存在时,这种正则化操作会造成声速重构精度的大幅降低。本文利用字典学习生成声速剖面的非正交原子,在稀疏编码时采用正交匹配追踪（OMP,Orthogonal Matching Pursuit）算法,更新字典则使用KSVD （Kernel Singular Value Decomposition）的字典更新算法。由于字典学习不需要强制使用正交条件,对于训练数据更加灵活,从而可以使用少数的原子组合达到更高的重构精度。利用一次浅海声学实验多次测量的声速剖面研究了海水声速剖面的经验正交函数表示和字典学习,研究表明：相比于正交函数表示,学习字典可以利用少数原子（甚至一个原子）更好的解释声速剖面扰动。字典学习可以提高声速剖面的稀疏性,从而提高声速剖面的反演精度。  相似文献   

基于动态极坐标参数化的遥感影像匹配方法     

孙嘉玉  左正康  孙逸渊  SanaUllah  张瑞华  赵海盟 《地球信息科学学报》2019,21(10):1586-1593

图像匹配作为三维重建至关重要的环节,其精度直接影响了平差优化、正射校正等模块的精度。对于城镇、农场等特征密集型区域,特征距离小,相似性强,易于匹配图像;而针对草地、沙漠等特征不明显区域,特征距离大,如果使用特征点匹配的方法,严格阈值下难以获得足够数量的匹配对,放宽阈值又将引入较多误匹配对,这也是导致稀疏点云不够均匀的原因之一。在此场景下,本文提出了基于动态极坐标参数化的无人机正视影像匹配算法,首先对图像做极坐标参数变化,采用动态策略解决极轴方向采样不均匀的问题,使用最小二乘法对得到的极坐标影像对做位移方向上的匹配,匹配后得到的旋转量和平移量,将该结果和SIFT算法的结果做比较。本文设计了2组实验,即参数已知的解算实验和参数未知的解算实验,且每组实验进行3次。在同等配置的计算机上,对两张7360像素×5400像素,32位的影像,本文方法的位姿解算时间相比SIFT的时间减少约57%,二者求得的位姿差通常小于1%。结论表明二者的结果在精度上表现相当,在时间上明显优于SIFT算法,具有实际的应用价值。  相似文献   

高质量增长背景下海洋经济发展的时空协调模式研究——基于环渤海地区地级市的实证   总被引：1，自引：1，他引：0  

狄乾斌  於哲  徐礼祥 《地理科学》2019,39(10):1621-1630

海洋经济协调发展是科学评价区域海洋经济发展质量的重要依据。遵循城市与海洋经济协同的发展理念,构建环渤海城市海洋经济发展时空协调度评价体系,运用复杂系统时空协调度评价模型,计算并分析2008~2016年环渤海城市海洋经济发展时空协调度,通过SaTScan软件分析其时空聚类区。研究结果显示：①海洋经济各系统发展水平中,社会系统呈大幅度分散上升趋势,经济系统、生态系统与综合系统呈小幅度集中与分散交替上升趋势;协调等级时序变化稳定型城市主要是大连、潍坊、青岛、烟台、威海。②协调度时空聚类区既有空间分异又有重叠交集,社会系统、综合系统、经济系统聚类区依次相互覆盖,生态系统与其它三系统既有重叠区也有独立区。③聚类区内部,社会系统最为稳定,综合系统、经济系统次之,生态系统最为薄弱。  相似文献   

浮动车数据的混合修复方法     

吴俊法  蔡忠亮  徐健  陈运 《地理空间信息》2019,17(4):11-14

针对浮动车数据出现的丢失、错误及冗余现象,结合均值统计与地图匹配,提出一种浮动车数据混合修复方法。基于此方法,构建了浮动车数据筛选及修复流程,较好地实现了对浮动车数据的有效筛选及修复,并对浮动车数据混合修复方法进行了验证,证明该方法具有可行性和有效性。  相似文献   

基于矢量数据的LUCC广义转移矩阵自动挖掘方法          下载免费PDF全文

王育红  张合兵  郭增长  张连蓬 《武汉大学学报(信息科学版)》2019,44(6):851-858

为了充分利用日益增多的多时态土地利用/覆被矢量数据,依据不同属性全方位挖掘提取其中隐含的要素变化转移信息,进而为土地资源科学管理与统筹规划提供技术支持和决策依据,首先提出了广义转移矩阵的概念,并进行了形式化定义,然后设计了一种基于矢量数据的广义转移矩阵自动计算生成方法,详细阐述了数据预处理、匹配关系建立、要素变化检测、矩阵设置与生成4个实施步骤中涉及的主要问题及解决策略。试验结果表明:所提方法能够大幅提高转移矩阵矢量化计算生成的准确度和灵活性,有效克服人工手动处理计算效率低、周期长、易出错、难检查的不足,以及常用栅格化计算方法精度低、结果单一、不能准确全面反映土地利用/覆盖要素在不同属性上的变化转移情况的局限。  相似文献   

基于特征点匹配及提纯的点云配准算法   总被引：1，自引：0，他引：1  

黄高锋  陈义  符宏伟 《测绘与空间地理信息》2019,42(2):199-202

针对传统的基于ICP点云配准算法配准时间长、收敛慢、需要较好初始配准等限制,本文利用现有的点云特征提取算法和描述算法,提取并匹配点云中的特征点,用RANSAC算法结合坐标转换模型剔除误匹配点对,用匹配点对在两点云中的坐标计算之间的坐标转换参数,从而实现点云的配准。相比ICP类算法,提高了点云配准的效率,同时提高了点云配准的自动化程度。  相似文献   

基于改进SIFT算法的多源遥感影像特征匹配     

李瑞霖 《测绘与空间地理信息》2019,42(8)

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无人机影像特征匹配算法比较研究     

黄军胜 《测绘与空间地理信息》2019,42(10)

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利用线性判别分析的LDA-SIFT影像匹配算法     

于翔舟  王慧  杨乐  李烁  刘海洋 《测绘科学技术学报》2019,36(2)

针对SIFT算法特征向量维数较高,匹配实时性较差的问题,提出一种利用线性判别分析的LDA-SIFT算法。该算法首先利用SIFT算法提取特征点并生成特征向量矩阵;然后将特征向量矩阵转换为种子点向量矩阵并为数据设置标签;接着利用线性判别分析对种子点向量进行降维;最后在低维特征空间将种子点向量矩阵转换为特征向量矩阵并在欧式空间匹配,运用RANSAC算法剔除误匹配。采用多组图像验证该算法匹配的性能,实验结果表明,LDA-SIFT算法能够有效降低特征向量维度,缩短特征匹配时间,匹配精度与降维前相近。  相似文献