利用Mathematica实现共线条件方程自动线性化的教学实践

中心投影构像方程通常称为共线条件方程,它是摄影测量学的理论基石。共线条件方程线性化是建立摄影测量平差数学模型的前提,对初学者掌握解析空中三角测量的基本原理具有重要意义。针对专业课教学中人工线性化工作量大、容易出错、枯燥乏味等不足,本文采用Mathematica科学计算软件设计了计算机自动线性化方案。实践表明,该方案具有简便、准确、灵活等特点,能帮助初学者迅速掌握线性化技巧,教学效果良好。提出的思路和方法为提升专业课教学质量、促进教学改革探索了有效途径。

共线条件方程线性化

给出一种新的共线条件方程线性化方法 ,使共线条件方程线性化过程简明易懂 ,便于掌握。

共线条件方程在建筑物比高求解中的应用

高度信息作为人工地物的重要属性信息,在军事和民用上都具有很高的利用价值。针对人工地物高度提取的发展现状及存在的主要问题,对单张航片利用共线条件方程确定人工地物比高方法的原理和技术进行了研究,并进行了实验,验证了方法的可行性。

基于共线条件的车载全景影像纹理提取方法

本文以车载全景影像数据为研究对象,根据理想球面模型下全景摄影的共线条件,针对建筑立面、道路面、三角网模型、连续面四个方面进行纹理提取方法的研究与实验,实现了从车载全景影像中提取出目标纹理信息。本文方法可在城市沿街立面整治、建筑物三维重建、建筑立面测绘等领域中应用。

共线条件方程式教学中的几个问题

指出了共线条件方程式教学中应注意的一些问题 :共线条件方程式是联立的两个平面方程式 ,存在双主距 ( fx,fy)时的几何概念 ,以及它的变换式与直接线性变换关系式的异同点。

基于四元数的共线条件方程线性化

本文提出了一种基于四元数构造旋转矩阵、对共线条件方程线性化的方法。通过空间后方交会实验,验证了该方法数值计算精度高、是稳健的。

附有共线条件的航带法平差

本文揭示了航带法平差中所存在的一些问题,由此提出了改善航带法平差的附有共线条件的航带法平差,并且对该平差方法的数学模型、法方程的结构及其解算等作了详细的分析。最后用这种平差方法对一组实测数据进行了试验,其结果表明,该平差方法不但具有运算简单,对计算机内存要求较少的优点,而且还具有较高的平差精度。

一种新的共线方程线性化方法及应用

分析了共线条件方程两种不同形式之间的关系,提出了一种新的共线条件方程线性化方法。该方法不仅使线性化过程通俗易懂,而且线性化后各改正数的系数简单整齐。文中还将这种新的线性化共线条件方程用于空间后方交会实验,取得了与常规方法完全一致甚至更好的结果,从而说明该方法可以用于摄影测量的研究与生产。

直接利用旋转矩阵进行空间后方交会的原理和方法

空间后方交会是摄影测量学的基本内容,其解算的理论基础是共线条件方程及其线性化。传统的解算方法是直接以6个外方位元素为未知参数,使用泰勒级数展开进行线性化,然后迭代求解。而这里则直接以旋转矩阵为未知数进行迭代求解,这样既可直接解算出旋转矩阵,又避免欧拉角和旋转矩阵相互转换所引起的计算误差和时间耗费。试验结果表明该方法切实可行,求解精度高,而且迭代次数更少、迭代速度更快。

全景畸变正切改正的高光谱影像视场拼接方法

静止轨道全谱段高光谱成像仪需采用通道分离、视场和机械拼接的方式,并通过扫描镜摆扫获得宽视场、高空间分辨率的高光谱影像,若直接拼接,子视场间不一致的几何变形将使地物光谱信息失真。假设子视场间同名像点坐标的差异是由各子视场内部参数变化引起的,提出以全景畸变正切改正公式为数学模型的区域网平差方法,实现像方坐标系内的视场拼接。并在可见光近红外通道4个子视场仿真影像的基础上完成了视场拼接实验,达到了0.72 pixel的拼接精度。与基于共线条件方程区域网平差的视场拼接方法相比,该方法精度与其相当,且算法更简单,不需要控制点和DEM辅助,适用于初级影像生产。

一种新的对地定位方法及其精度分析与仿真

提出一种新的无人空中载体对地定位方法。该方法根据GPS/INS组合导航系统测量的载体坐标与姿态角、光轴稳定平台相对于载体的姿态角以及激光测距数据,计算地面目标点的三维坐标,克服了共线条件方程对地形鲁棒性差和DEM迭代定位算法容易发散的缺点。为分析此方法的定位性能,给出了定位误差分析模型,并通过仿真算例验证了该定位方法的有效性,仿真结果表明目标定位精度满足舰炮作战要求。

基于单位四元数描述的单像空间后方交会

在3维空间里,四元数可以非常方便地表示空间方位、空间向量间的旋转、平移和缩放等关系。将四元数理论引入到摄影测量领域,用单位四元数对坐标旋转矩阵进行描述,提出了一种采用单位四元数描述航摄像片位置与姿态的单张像片空间后方交会新方法。该方法与传统方法相比,在平差时避免了频繁的三角函数运算,不仅收敛速度快,而且精度高。

两种单张航片确定人工地物比高方法的比较

高度信息作为人工地物的重要属性信息,在军事和民用上都具有很高的利用价值。针对人工地物高度提取的发展现状及存在的主要问题,本文对单张航片利用投影误差确定人工地物比高和利用共线条件方程确定人工地物比高两种方法的原理和技术进行了研究,并进行了实验,验证了方法的可行性。

基于等高地面控制点的航空摄像机参数估计

为满足炮射廉价航空CCD摄像机的对地定位需求,提出一种基于四个已知等高地面控制点的航空摄像机参数估计方法。该方法根据单张航空像片估计伞载空中摄像机焦距及摄像机在世界坐标系中的位置和姿态角等外参数,利用直接线性变换算法求取已知等高地面控制点与对应像点之间的单应矩阵,建立了单应矩阵与共线条件方程之间的关联关系,最后根据关联关系推导出计算航空摄像机焦距、纵横比、位置和姿态角等内外参数的数学模型。为考查该方法的有效性,分别运用室内模拟控制点和野外真实控制点进行了实验。实验结果表明:在给定四个等高地面控制点的三维坐标及对应像点的二维坐标的情况下,该方法计算焦距、纵横比、位置和姿态角等摄像机参数的相对误差约为2%,参数估计结果基本满足炮射摄像机对地成像定位需求。

广义光束法在普通数码影像中的应用

普通数码相机由于轻便、价廉等优点,目前已广泛应用于近景摄影测量领域.然而利用传统的直接线性变换解法(DLT)处理普通数码影像需在现场布设较多控制点.当控制点较少时,则计算结果精度低,难以满足工程精度要求.针对DLT算法缺点,现从空间影射变换理论出发,推导出广义的共线条件方程式;仿效自检校光束法,提出广义光束法并建立其平差模型;最后实验了普通数码影像广义光束法的有效性.结果表明,与DLT算法相比,普通数码影像的广义光束法能改善待定点物方坐标求解精度,且在控制点个数较少情况下,效果明显,同时最弱方向上精度提高最快.

应用Hough变换的炮射航空摄像机外参数估计方法

提出了一种基于Hough变换的航空摄像机外参数估计新方法。该方法使用共线条件方程描述摄像机成像关系,用图像与物方特征点之间的组合对外参数空间离散点进行投票,将得票最多的离散参数点确定为参数估计值。为解决共线条件方程的非线性以及外参数之间的相关性问题,采用迭代方式进行参数估计。与基于最小二乘原理的传统外参数估计方法不同,该方法不需要事先对图像与物方空间特征点进行配对,解决了传统最小二乘法的特征匹配难题,避免了最小二乘法对错误匹配的鲁棒性较差的缺点。分别使用仿真和真实航拍图像对算法的有效性进行了检验,结果表明:摄像机坐标估计误差小于15 m,姿态角误差小于1°。参数估计结果能够满足舰炮作战中对侦察摄像机外参数估计精度的要求。

设计与开发大规模倾斜影像数据管理工具

多角度倾斜相机已经成为三维数字城市建设的主要数据获取手段。针对倾斜摄影测量特点,面向海量影像集成处理需求,综合考虑相机成像模型以及影像关联关系,设计与实现了一种大规模倾斜影像数据管理工具,提供了工程管理信息存储、倾斜影像分组浏览、地面覆盖范围计算、目标快速检索等功能。应用实验证明该管理工具能够满足倾斜摄影测量工程管理的实际需求,有效提高了多模式海量影像数据的检索效率。

数码相机实施摄像测量的几个问题

提出像方几何量均取像素为单位处理 ,以直接使用现有摄影测量程序并使检校过程简化 ,给出 a值的检校要求关系式 ,罗列主距的锁定方式 ,总结数码相机所摄影像的多种处理方法并充分利用数码相机功能。

一种基于非正射遥感影像直接生成三维地形图的方法

地形的真实性是地形三维可视化的重要组成部分 ,在地形表面叠加纹理图象是一种理想的提高地形真实性的有效方法。本文介绍了利用直接线性变换确定纹理图象与地形透视图之间的映射关系 ,直接生成三维地形透视图的一种方法 ,缩短了地形三维透视图生成周期 ,大大提高了制作三维地形透视图的效率 。

基于非量测数字相机的近景摄影测量

介绍了应用基于非量测数字相机的近景摄影测量方法进行建筑物外形的测量 ,通过直接线性变换 (DLT)计算未知点的空间三维坐标 ,并探讨了数字影像畸变改正对解算结果的影响 。