基于轻便型移动测量系统的城市三维建模技术研究

轻便型移动测量系统能高效率、高速度地采集道路两旁丰富的地物信息,可以为城市三维建模提供丰富、准确的基础点云数据。本文结合系统构成、工作原理、全景影像采集及点云数据采集的特点,研究了基于轻便型移动测量系统的城市三维建模技术解决方案,满足了实际工程需要。

船载移动测量在水库地形测绘中的应用探析

针对传统水库地形测绘分水上水下工程分别实施,其工程量大,效率低,存在难测、漏测区域等问题,本文提出基于VSur-W的船载移动测量方案。通过具体工程案例和精度评定实验对该系统的适用性进行了分析和实践验证。结果表明:该系统可同步采集坐标系统统一、拼接无缝的水上水下地形地貌点云数据,测绘效率高,成果丰富,一体化测量精度可达到1∶2 000地形图要求,在水库地形测绘中具有广阔的应用空间。

机载激光雷达测深系统定位模型与视准轴误差影响分析

根据机载激光测深系统扫描部分结构,针对圆镜偏轴卵形扫描方式,从光束发射方向出发,基于扫描结构轴向关系利用光线反射定律推导出激光出射方向向量,结合激光出射位置到海表点距离获得海面激光点坐标;依据光线折射定律,利用变折射率光线追踪算法推导出海底测深点坐标计算公式,建立海面激光入射点及海底测深点坐标严密计算模型。根据模型定位公式,分析扫描系统视准轴误差影响,通过数值模拟,分析扫描系统视准轴误差对定位精度影响,为扫描系统单体设备加工、装调、集成检校提供依据,为机载雷达测深系统提供海底测点精确计算、改正提供参考。

基于SURF的移动测量全景图像配准算法研究

针对传统图像匹配SIFT算法中存在特征点较少、错误匹配较多、匹配效率不高、边缘光滑目标无法准确提取特征点等问题,提出了基于SURF的移动测量全景图像配准算法。首先利用Laplace算子和直方图均衡化算法对图像进行预处理,然后利用SURF算法进行特征点提取、描述,最后采用FLANN算法对特征点进行匹配。实验结果表明,算法可有效增加提取的特征点数量,提高匹配正确率,匹配正确率可达90%以上。

基于参考面约束的车载移动测量系统安置参数检校方法

车载移动测量系统是一种多传感器高度集成的测量设备,系统精度不仅取决于集成的传感器精度,还受激光扫描仪与组合导航系统之间安置参数检校的准确度影响。考虑到安置参数检校方法的便捷、有效性以及系统最终精度评估,提出一种基于参考面特征约束的车载移动测量系统安置参数检校方法。该方法根据包含系统安置参数的激光扫描点定位方程,利用参考面上的激光扫描点到参考面方程距离偏差最小作为约束条件,同时考虑到安置参数旋转量与偏移量间存在相关性,采用分步解算方法将旋转和平移量进行分开求解。最后,通过采集检校场和外场数据进行系统内符合和外符合精度评估。实验结果表明:该方法能够有效的消除安置误差影响,检校后内符合精度为0.007 m,外符合精度为0.024 m。

单位四元数、罗德里格转换模型与欧拉角的映射关系

在大角度姿态运动场景中,运动状态通常采用单位四元数或罗德里格转换模型,但转换参数并不具有直观性和几何意义,因此研究单位四元数、罗德里格转换模型与欧拉角的映射关系十分必要。然而,单位四元数、罗德里格参数与欧拉角相互之间并不存在一一对应的关系。结合三种转换模型的特点及欧拉角、罗德里格参数存在奇异问题,本文对可能出现的情况进行推导分析,建立各模型间转换参数的映射关系,实现单位四元数、罗德里格转换模型与欧拉角大角度范围的转换。

基于随机抽样与特征值法的点云平面稳健拟合方法

针对点云数据含有异常值且传统拟合方法拟合结果不理想的情况,本文提出一种随机抽样与特征值法相结合的稳健点云平面拟合方法。首先利用随机抽样一致性算法按照设定阈值将异常值划分为局外点,不断迭代剔除局外点,保留含有局内点最多的点云数据,然后利用特征值法对该点云数据进行平面拟合。本文设计实验,针对含有不同异常值的点云数据,分别利用特征值法、最小二乘法与本文方法对包含异常值的点云数据进行平面拟合计算,结果表明,本文所提方法在点云数据含有50%异常值的情况下,仍可得到更可靠的平面参数估值,具有较强的稳健性。

机载激光测深系统与船载移动测量系统数据配准方法研究

机载激光测深系统能够快速、高效地测量浅海、岛礁、暗礁及船只无法安全到达的水域,能够提供近岸全覆盖50m水深测量;船载移动测量系统可以获得近岸浅海水底地形数据及近岸岛礁精细三维激光点云,二者数据在测量区域以及测量范围上具有一定的互补性。文中采用一种基于曲率特征点的改进迭代最近点(ICP)算法,将国产机载测深系统和船载移动测量系统获取的机载激光测深数据、多波束数据、三维激光扫描数据进行配准融合。结果表明,通过将二者数据进行配准融合,可以实现陆地、浅海区域海陆地形的全面精准描述、海陆基准统一,有助于海岛礁地形地貌认识、水下目标物探测及发现等。

国产机载双频激光雷达对地定位精度评价

从国产机载双频激光雷达系统对地定位模型出发,分析对定位精度产生影响的各个因素,应用误差传播理论,推导该系统对地定位的综合误差模型。根据系统各传感器参数,对系统的理论定位精度进行仿真计算。对比分析机载雷达对地定位精度评定方法,设计了基于平面特征的对地定位精度评定方法,利用评定场飞行数据及高精度控制数据进行精度评价,结果表明,系统精度达到设计要求,评价方法简单可行。