三维影相的新算法——修正的直接线性变换

通过引入摄影机镜头的内、外方位元素的约束条件,导出了一种修正的DLT(MDLT)方法。该方法用于影片和录相的实测,得到一些有意义的结果。当测量的标定控制点点数较少(6～8个),且这些点的位置在空间和成像面分布不均匀时,用MDLT计算的结果比DLT的结果要好,误差可降低80％以上。

基于神经网络的直接线性变换在地质力学模型试验中的应用

三维地质力学模型的变形数据主要由岩体内部变形和收敛变形两部分构成。寻找满足高精度位移测量的收敛变形观测方法已成为三维地质力学模型试验数据采集的重要研究方向。修正了传统的数码相机摄影测量基于图像坐标变换的计算思路,改善了试验中5×5小模板作业方式,采用大模板标准点布设方案和标志点相邻坐标数据点的选择方法,有效地减小了镜头畸变对标准点、标志点的影响。基于BP神经网络的直接线性变换原理进行了图像间的坐标识别和试验阶段测量观测点的坐标比较,实现了三维地质力学模型的收敛变形观测。将数码相机数字近景摄影方法应用于某大型分岔隧道的三维地质力学模型试验研究,取得了满意的研究成果。

分块变换和GPU并行的遥感影像快速正射校正方法

正射校正是整个遥感数据处理过程中计算量最大、耗时最长的步骤之一,已经成为制约整个遥感数据处理快速完成的瓶颈。为了提高正射校正处理效率,文章系统地探讨了基于分块三维直接线性变换和图形处理单元(GPU)并行的遥感影像快速正射校正方法。首先针对正射校正坐标转换计算量过大的问题,提出了分块三维直接线性变换策略,有效地降低了坐标转换的计算量;在此基础上,采用"渐进式"策略开展GPU并行处理,首先通过GPU并行映射(核函数任务映射、基本设置),使方法在GPU上可执行,然后通过"两层次"性能优化(核函数性能优化、整体流程性能优化),进一步提高了方法的执行效率。在CPU和GPU组成的实验环境中,使用文中方法对"高分二号"卫星全色标准景影像进行实验,GPU执行时间仅为5.13s,与CPU相比,相应加速比达到142.42倍,可以满足对大数据遥感影像的快速正射校正需求。

基于凸优化的立体透视X射线成像标记三维重建方法研究

针对立体X射线透视立体影像同一标记对应的两条视线并不严格相交导致无法精确重建标记的问题,文章提出了一种基于凸优化的由粗到细的两阶段标记三维重建方法。首先,使用传统的直接线性变换方法从间隔采集的两幅X射线影像中对标记进行三维粗重建;然后,将线性投影模型与两极约束结合起来,将三维重建优化问题转化为凸优化问题。在仿真血管支架标记数据和真实X射线血管支架标记图像上进行了重建实验。结果表明,文章所提出的方法比传统的重建方法获得了更好的结果。

直接线性变换法中标定对三维重构精度的影响

为研究直接线性变换算法中标定对三维重构精度的影响 ,对不同标定方法进行了分析探讨。并在此基础上研制了三维人体运动分析系统 ,进行了标定实验 ,取得了较为理想的测量结果。分析表明 :1)在三维测量中控制点应包含有效测量空间 ;2 )在测量空间内应尽可能多的均匀分布控制点。该三维人体运动分析系统经标定实验验证 ,测量相对误差小于 2 % 。

三维测量系统中线性CCD相机的直接线性变换

多组线性电荷耦合器件 (CCD)相机的直接线性变换 (DL T)中的每组 7个系数用于惟一确定对应相机的 8个内外方位元素对三维坐标解算有重要意义。分析了多组一维成像单元的标志点三维坐标重建原理。每个成像单元实际上只有 7个可用的内外方位元素 ,且与 DL T方程中系数的数目相符合 ,消除了可能由于系数和相机物理参数个数不等引入的重建误差。在自行研制的系统上进行了静态标志点的测试。结果表明 :在 70 0 m m× 76 0 mm× 5 0 0 mm的测量范围内 ,X、Y、Z坐标误差值都小于 1mm。

地面三维激光扫描仪与外架数码相机间安置参数的高精度标定

提出了地面三维激光扫描仪与外置数码相机安置参数的高精度标定方案。首先,利用商业化近景摄影测量系统对相机内参数进行单独标定;然后,利用回光反射标志作为二维和三维匹配的同名控制点,对直接线性变换进行拓展应用,在算法迭代过程将内参数作为已知值对外参数进行求解;最后,根据相机数据采集特点确定其拍摄全景时多张影像之间的位置关系,对多张影像的外方位元素进行求解,从而实现全景点云与全景完整影像之间的映射。进行了实验测试,利用安置参数标定结果反求验证点像素坐标与真实测量结果之差验证了本文标定方法的精度和可行性。实验显示:点云与影像间的映射精度可达到1像素左右;相机拍摄全景获取的影像与全景点云可以实现正确映射,表明提出的标定方法正确,满足纹理贴图及将影像作为特征提取辅助信息的精度要求。

三维人脸识别系统的摄像机标定方法研究

提出了一种三维人脸识别系统的标定方法,将BP神经网络和直接线性变换法(DLT)结合起来,用DLT标定双目摄像机的线性部分,用BP神经网络来描述系统的非线性部分。结果表明:该方法结合了神经网络和直接线性变换法的优点,利用神经网络的非线性逼近能力,补偿由于镜头径向畸变、切向畸变等因素引起的系统非线性误差,并且精度高、抗噪声能力强、鲁棒性好。

工业钣金件的三维立体量测

利用基于摄影测量两类未知数逐渐趋近平差算法来解求工业钣金件的三维坐标,从而达到对钣金件量测的目的。实验表明,该方法可以满足工业钣金件三维量测的要求。

基于数字化摄影测量的交通事故信息采集和过程再现

针对目前交通事故信息采集和过程再现存在的不足,建立了基于二维和三维直接线性变换法的摄影测量模型,分别采用两种方案对目标物进行三维重建的实验和结果的对比分析。以一起真实交通事故为例,运用摄影测量方法采集现场路面和车身变形的信息。以路面信息为事故再现的输入数据,求解事故车辆碰撞瞬时速度;以车身变形信息为评判依据,验证所求车速。重建结果表明,摄影测量方法可提高交通事故信息采集效率和事故再现精度。

基于罗德里格矩阵的点云与影像配准方法研究

本文针对点云与影像配准贴图的问题,研究比较了基于直接线性变换法和罗德里格矩阵变换法的共线方程解法。理论研究表明,罗德里格矩阵变换法既能够有效减少同名点选取的个数(只需4对同名点),又能够简化计算,快速地获取7个参数。同时为了达到最佳配准效果,提出基于OpenGL三维可视化投影矩阵变换的人机交互式微调改正方法。实验表明,基于4对点的罗德里格矩阵计算方法,操作简单、计算快捷,辅以人机交互调整后,配准可靠性更高。

数字近景摄影测量在面部软组织测量中的应用

为利用近景摄影测量进行面部软组织三维测量和重建,首先建立了一个小型室内三维控制场,解算出数字相机的内外方位元素,同时选择了多值二次曲面进行了相机的像差校正,以提高像点坐标的量算精度。以直接线性变换为基础开发了数字近景摄影测量系统,使人体颅面软组织的三维测量精度高,方法简便实用,成本低。采用带约束条件的Delaunay三角网算法生成DEM数据,利用OpenGL和VC混合编程读取DEM数据,生成面部软组织的三维模型,实现三维模型的重建。重建的面部具有很强的直观性和真实性,为口腔正畸学提供面部软组织的诊断和研究提供了有效的方法。

数字近景摄影在建筑物变形观测中的应用

传统常规的测量手段具有工作量大、效率低、费用高、精度低等多方面的问题.作者介绍了基于非量测数字相机的近景摄影测量方法,通过直接线性变换(DLT)解算观测点的空间三维坐标,结合应用于建筑物变形观测的实例进行分析,结果表明,数字近景摄影精度高,能很好地解决建筑物变形测量问题.

基于非量测像机近景摄影测量的控制方案研究

近景摄影测量由于其非接触性的优点,应用领域越来越广泛。介绍一种基于非量测像机的近景摄影测量系统,它将非量测数码像机通过特制连接器件安装在全站仪上,形成一个刚体系统。基于该系统分析野外实测中免布设像控点所能达到的精度,研究探讨基于直接线性变换法进行像机检校的方法。

线结构光三维轮廓测量系统的标定方法

在线结构光360°三维轮廓测量方法中,采用多图像传感器系统可实现物体整体轮廓及局部形貌细节同时高精度测量。为了实现测量系统多传感器同时标定,提出一种线结构光多传感器三维轮廓测量系统的标定方法。以直接线性变换法为系统标定模型,设计含有多特征点的靶标控制场来解算系统模型参数,应用二元全区间插值误差校正方法对物方坐标计算误差进行校正,实现对整个测量系统的标定。并提出了一种基于二维离散傅里叶变换的多分辨率标定靶标特征点提取的新方法。论述了线结构光四传感器测量系统的标定过程。实验结果表明这种标定方法可实现多传感器测量系统高精度同时标定。

基于线阵CCD的高精度位置检测

为对大范围内运动的物体进行精确定位 ,该文描述了一种使用线阵 CCD(charge coupled device)进行空间位置检测的方法。首先阐明物像空间的坐标关系 ,在传统摄像机模型的基础上 ,建立了包括成像误差在内的一维摄像机修正模型。通过先进行成像误差矫正再进行系统标定的两步法完成对系统的校准。实际测试表明 ,系统定位精度可达 1‰。该方法中 ,成像误差矫正方法适用性广 ,两步校准法物理意义明确。

Structure Sensor 3D扫描仪在小尺寸目标精细建模与测量中的应用研究

Structure Sensor是一款可以与iPad等移动设备相结合的便携式3D扫描仪,可通过Skanect软件扫描人像、物体或场景并进行三维精细建模。采用3种非接触式测量方案,在室内环境中利用Structure Sensor 3D扫描仪对小尺寸模型进行三维建模,并在模型上选取部分点进行尺寸量测,与徕卡TM50全站仪测量方案和基于三维直接线性变换算法的非量测数码相机近景摄影测量方案进行对比,结果表明,在近距离测量中Structure Sensor 3D扫描仪尺寸测量精度可以达到亚毫米级,测量稳定性高,建模质量高,流程简便,可以替代非量测数码相机近景摄影测量技术。