基于车载点云的道路三维实景建模方法研究

传统的基础测绘存在组织管理固化、服务模式落后、产品形式单一等问题,在新型基础测绘体系下形成了全要素三维实景模型这一成果。本文探讨基于车载点云进行城市道路三维实景建模方法研究,并以某城市主干路为试验对象,对道路及道路两侧部件点云数据进行矢量化得到道路全要素地形数据,以部件点云数据为参考结合外业调绘尺寸用3ds Max软件制作道路部件模板库,并结合点云数据和矢量数据对各类要素进行单体化,最后将道路模型和部件模型融合。结果表明,基于车载点云数据构建的城市道路全要素实景模型不仅可以保证场景的完整性和真实性,还减少了作业时间和成本,实现了各类模型之间的无缝结合,制作完成的模型精度也能满足项目精度要求。

基于轻量化PASMnet神经网络的立体匹配方法

针对传统方法用于立体匹配、三维地形重建效果差,而深度学习的方法模型大、速度慢的问题,提出了一种轻量化PASMnet神经网络的立体匹配方法。首先,对PASMnet进行结构化剪枝,精化参数配置,减少模型参数数量,提升模型运行速度。然后对归一化后的图像进行极线校正,得到成像平面平行的立体影像,进行立体匹配任务。在KITTI2015数据集上进行验证,实验结果表明改进的模型参数量减少为原模型的1/6,运行时间为0.56 s。剪枝量化后的模型运行速度更快,推理时间缩短,并且可以用于月面影像的立体匹配,拓展了模型应用。

利用DeepLabv3+模型提取分析街景图像绿视率——以北京三环内为例

基于语义分割模型的绿视率提取缺乏适用性研究,本文首先基于DeepLabv3+语义分割预训练模型和自主标注样本,采用迁移学习策略,构建街景图像语义分割模型,并对其进行精度验证。然后基于构建的街景图像语义分割模型提取计算北京三环内绿视率(GVI),分析点、线尺度下绿视率空间分布特征。结果表明:①相比DeepLabv3+语义分割预训练模型,迁移学习后模型F1值和mIoU值分别提高了7%和3%;②点状尺度上北京三环内绿视率整体呈“西高东低,北高南低”聚类式分布特征,0~0.15区间内街景采样点GVI约占58.1%;③线状尺度上整体呈“环线低环内高”且中心发散式特征分布,0~0.15区间内研究区道路GVI约占59.8%。该研究对于提升城市街道绿化感知程度和城市空间规划具有重要的参考意义。

测绘类专业“导航学”课程思政教学探索

“导航学”课程是测绘类专业教学中的重要内容。“导航学”课程的教学重点是融入导航与测绘前沿技术,讲授导航定位原理及其应用。通过对“课程思政”进行分析和解读,将“热爱祖国、忠诚事业、艰苦奋斗、无私奉献”的测绘精神融入“导航学”课程,在课堂教学中注重学生价值观引导,为导航与测绘事业的发展培养具有“爱岗敬业、吃苦耐劳、精益求精、务实创新”的工匠型测绘人才。

测绘精神融入专业课程思政的探索与实践——以“导航与室内外定位”课程为例

“导航与室内外定位”是辽宁工程技术大学测绘工程专业第七学期的必修课,在整个测绘工程人才培养体系中具有重要的支撑地位。探讨了在课堂教学过程中将“测绘精神+多维思政元素”融入“导航与室内外定位”课程,重点阐述了思政元素在各个教学内容和教学过程的融入路径。在激发学生探索专业知识兴趣的同时,发挥了测绘精神和多维思政元素潜移默化的育人育才作用,可为各类课程实现将专业精神与课程思政自然融合提供参考。

地面三维激光扫描点云拼接影响因素分析

在地面三维激光扫描仪进行三维建模过程中,需要对不同测站的点云进行拼接。为了提高不同测站点云拼接精度,本文开展了球形标靶表面扫描点数量、标靶的分布和数量及扫描距离4个因素对三维激光扫描仪不同测站下点云拼接精度的影响研究。采用法如(FOCUS)三维激光扫描仪开展了不同扫描分辨率、不同标靶数量、不同标靶分布和不同距离下的点云拼接试验,并采用SENCE软件对点云进行了拼接精度分析。试验结果表明,选择两测站的标靶表面的扫描点数量大致相等,并将4个标靶作为连接点,且放置在不同高度不规则排列时,点云拼接的精度最优。

一种改进的Canny边缘提取方法

为了解决传统Canny方法中采用统一阈值进行边缘检测的弱点,提出了改进的边缘提取方法。将卷积模板扩大为3×3,得到各像素的灰度梯度,然后根据3×3邻域内的平均灰度梯度代替原梯度,结合影像中灰度梯度的最大值,得出了新的高阈值计算方法,即每个像素的高阈值都按照各自的灰度特征进行计算,最终完成改进的边缘检测。实验结果表明,改进后的方法即使在阈值不恰当的情况下仍能获取较好的边缘提取结果。改进后的方法可以为摄影测量内业处理提供参考。

降落影像和导航影像的巡视探测器定位方法

针对现有巡视器导航定位方法依赖初值及算法较为复杂的问题,结合降落影像和导航影像,提出一种基于DLT的巡视器快速定位方法:首先采用ASIFT方法与人工辅助2种手段提取影像中至少6对以上的匹配控制点,然后计算降落影像中控制点在着陆器本体坐标系下的平面坐标,并从已有着陆区高分辨率DEM中获取其高程,结合该点在导航影像中的像点坐标代入DLT方程,通过迭代计算完成相机位置的计算,最终通过转换得到巡视器位置,完成巡视器定位过程。实验结果表明提出的方法是可行和有效的:连接点分布较好的情况下,该方法具有较高的定位精度;成像光照条件变化较大且纹理信息匮乏时,定位结果的精度降低。

镜头畸变参数对航测像点量测精度的影响

为了得到径向畸变、切向畸变和非方形像元改正3种镜头畸变参数最优化的组合,提高航测时的像点量测精度,研究了不同畸变参数组合条件下对像点量测精度的影响。采用3种型号的镜头对辽宁工程技术大学北校区进行了航测,并利用Virtuozo AATPATB空三软件测试了几种典型组合下的航测结果精度。试验结果表明:在条件允许的情况下,尽可能采用较为全面的畸变参数能够最大限度地提升航测结果的精度;当条件有限时,采用K1和K2组合的模型可以消除大部分镜头畸变带来的影响,对结果精度的提升最为显著。研究成果可以为其他无人机航测任务提供参考。

基于影像服务的LBS应用研究

分析LBS中影像服务的关键技术,研究在VC下利用GPS辅助进行基于内容的影像检索技术。实现影像颜色、纹理、形状特征的提取和相似度的检验。运用SIFT匹配算法完成360°柱状全景影像的制作,并通过以离散余弦变换为基础的量化和无损压缩编码相结合的影像压缩算法对影像服务结果进行压缩。最终将影像服务应用于LBS,结合高端PDA实现附带影像的要素信息查询、客户至目的地之间的街景服务以及附带影像的其他服务等。

基于OBE的摄影测量学课程教学改革探讨

为了适应工程教育认证的需求,进一步加强过程考核和能力评价,提出了基于OBE的课程模式改革方法,将OBE理念融入课程教育体系中,以学习结果为导向,建立了层次化的教学模式;以学习结果为导向,优化课程实践教学;以学习结果为导向,建立多元化、标准化的考核模式。最终,通过监督和反馈发现并纠正改革过程中的问题,实现过程的持续改进。2014级测绘工程专业的课程改革实践证明,教改取得了良好的效果。

数字摄影测量课程的编程式教学改革探讨

为了达到测绘工程本科培养目标,进一步提高学生的动手能力,学校进行了数字摄影测量课程的教学改革,立足课程的核心原理以及Matlab编程基础,提出了编程式教学改革方案,并结合具体教学过程,在教学内容更新、教学实验强化、学生实践能力培养等方面进行了一系列尝试,明显提高了教学质量。

一种结合灰度特征的月面撞击坑提取方法

针对利用撞击坑辅助完成探测器的定位、导航任务的问题,提出了一种基于图像灰度特征的撞击坑自动提取方法。首先采用灰度梯度统计的方法获取影像的光照方向,然后采用双阈值分割方法将影像分为阴影区、高亮区和其他3种区域,并以分割结果中的阴影区为种子点,光照方向作为约束条件,搜索其对应的高亮区,完成响应区域搜索,最终通过边缘拟合得到撞击坑形态。采用我国探月影像和美国LRO影像进行了实验,结果表明对于不同光照条件下的影像,该文的方法都具有较高的搜索率和抗噪性,为后续深空探测任务的着陆任务及着陆区的高精度重建等研究打下良好的基础。

一种改进下降序列影像匹配方法

针对嫦娥三号获取的下降序列影像匹配过程中,程序耗时较大且匹配结果不理想的问题,提出了一种改进的SURF(Speeded Up Robust Feature)匹配算法。算法通过高斯模板辅助进行梯度直方图统计,并采用最佳匹配区域限制,优化匹配效率。首先通过高斯模板卷积后,采用直方图统计的形式代替60°区域扫描方式,精确描述特征点;然后在最佳匹配点搜索时,通过建立着陆器下降过程几何模型,得到匹配点间的几何约束关系,减小匹配点搜索区域,最终完成了特征点匹配优化。实验结果表明,与经典方法相比,改进后的算法具有匹配过程耗时少,误匹配数量低的优点,有效地提高了匹配效率。

GPS/GLONASS组合定位在LBS系统中的应用

研究了GPS和GLONASS之间坐标系统和时间系统的转换关系,结合单系统伪距定位观测方程,推导出组合定位下的伪距观测方程及其求解方法,并编程实现。实验分析表明,GPS/GLONASS组合定位在观测条件不好的情况下,定位精度明显优于单定位系统。应用于LBS系统,将提高LBS的服务质量,推动LBS的发展。

一种优化权重的巡视器定位方法

针对现有巡视器视觉定位方法在定位过程中未考虑控制点权重的问题,提出一种控制点权重优化的巡视器定位方法:根据控制点分辨率与相机的距离成反比的关系,采用距离作为权重赋值条件,按照距离进行反向加权;并结合不同的控制点随机组合,基于权重优化的光束法定位原理,以期有效提高巡视器的定位精度。实验结果表明,与传统光束法定位相比,提出的方法可以更好地完成巡视器定位,针对不同的控制点随机组合,可以提高14.7%以上的平面定位精度。

透视投影下的月面撞击坑地形恢复算法研究

针对嫦娥三号在月面科学探测任务过程中对高精度撞击坑地形的需求,提出透视投影下基于明暗恢复形状(SFS)的月面撞击坑地形恢复算法。采用Lommel-Seeliger反射模型模拟月表反射,得到透视投影下的反射方程,通过撞击坑边缘点梯度约束及地形表面连续性约束,将反射方程正则化,最终通过求解,实现了撞击坑在透视投影下的三维恢复。采用模拟影像和真实月面影像对算法的正确性和可行性进行了测试。试验表明,所提出的算法能够有效地进行透视投影下的撞击坑地形恢复,且精度高于现有SFS算法。

基于降落序列影像的嫦娥三号着陆轨迹恢复

针对传统方法进行着陆器降落轨迹恢复的精度较低或者算法过于复杂的问题,提出一种基于降落序列影像的着陆器轨迹恢复方法:首先采用SIFT方法进行序列影像间特征点的提取与匹配,然后利用得到的匹配点进行影像间的相对定向,最后结合降落相机和影像的相关参数等得到最终的着陆轨迹。采用嫦娥三号真实影像抽稀后开展了实验,结果表明该方法的实现过程简单且轨迹恢复结果与探月工程预期设计目标基本一致,证明提出的方法能够有效完成着陆器轨迹的恢复。

月面巡视探测器远距离单摄站定位及精度分析

针对月面巡视探测器远离着陆器后的高精度定位需求,提出了基于单摄站全景影像的定位方法。采用已获取的空间高分辨率影像提取控制点,并在单摄站的全景影像中提取相对应的控制点,通过空间交会方法完成巡视探测器的高精度定位。实验表明:提出的方法有效的减小了影像拼接时的变形,且具有稳定的定位能力和较好的定位精度,在实验的10个摄站中平均定位精度可以达到1.141m,最大定位误差为2.571m,完全能够满足巡视探测器远距离定位指标。

一种适合降落序列影像的快速匹配方法

针对嫦娥三号降落序列影像特征匹配耗时较多的问题,提出了一种适合降落影像的快速匹配方法。首先对待匹配的降落影像进行尺度变换,将二者进行统一,然后采用9×9大小的窗口进行基于Moravec方法的特征点提取。其次,基于降落过程几何模型约束,以相关系数为匹配测度,实现降落影像间的匹配。采用真实嫦娥三号降落影像开展了匹配实验。实验结果表明,特征点窗口大小为9×9,相关系数阈值为0.90时,提出匹配方法的性能最佳;此外,与经典SIFT匹配相比,提出的方法可以平均减少59%左右的匹配耗时,且误匹配率更小。研究成果对我国后续深空探测任务中降落影像的匹配工作具有重要的参考价值。