非专业弱关联影像的地理配准及其精度评估

由非专业弱关联影像自动化构建的三维地理空间模型是地理空间信息的重要来源。非专业弱关联影像在三维重建后必须经过地理配准,具有了绝对地理空间坐标系的位置信息及其准确的空间精度信息后,才有可能成为有效的地理空间信息。本文提出了一种以相机GPS模块获取的地理空间坐标为依据的理配准方法,依据影像的地理空间坐标和其三维重建后得到图像空间坐标的空间相似性,考虑GPS实时测量坐标精度较差和高程测量值不稳定的特点,采用RANSAC方法求解二维和三维两种空间变换参数及地理配准结果。利用差分GPS测量的影像位置数据对地理配准的精度进行了分析,给出了位移、旋转和缩放等误差的定量评估结果,分析了产生错误结果的原因。这种地理配准方法对数据采集设备要求低,过程无须人工参与。试验证明,在参与地理配准运算的照片数量较多时,配准结果正确、空间精度较高。

语义信息与地理配准相结合的实例目标定位

随着地理空间科学的迅速发展,面向地理空间智能感知应用的研究日益增多。本文以三维模型为先验数据,提出了一种基于语义信息和地理配准的实例目标智能感知与定位的方法。首先,使用载体上搭载的GNSS和IMU(inertial measurement unit)获取传感器的位姿,并利用初始位姿从先验的三维模型实时渲染图像,同时用深度相机获取当前帧的真实场景图像;其次,对真实图像和渲染图像进行全景分割,使用语义分割结果对两幅图进行匹配,获取匹配点对;然后,使用匹配点信息得到两个图像的运动关系,并根据运动参数和三维模型的地理坐标信息对传感器位姿进行优化;最后,使用更新后的传感器位姿、实例分割结果及对应深度信息对目标进行感知和定位。针对不同类型三维模型,使用不同类型图像数据进行了测试,并与多种匹配算法进行了对比,结果表明本文算法能够提高匹配准确率和定位精度,并能有效对目标进行感知和定位。

基于Cesium的多源异构三维数据地理配准研究

由于多源异构数据获取手段多样、数据存储格式和表达方式众多,三维可视化技术在多源异构数据处理方面面临巨大挑战。尤其在数据与地理信息配准方面,主流技术方法和商业软件均难以保证与地形贴合的准确度。本文通过对多源异构数据的格式转换、空间索引和地理配准进行研究,形成构建三维场景的3D Tiles通用格式。在地理配准过程中,提出了一种基于投影坐标和站心坐标的配准方法,使输出的模型具备坐标属性。结合该方法研究开发了配准工具,并利用Cesium平台进行模型可视化。试验结果表明,该方法简单、实用,能解决模型贴合地球曲面的难题,真实准确地反映相对位置关系,加载流畅,并保持原始模型的呈现效果。

一种应急条件下的无人机影像快速地理配准方法

基于无人机的影像采集系统在测绘地理和灾害调查中发挥着重要作用。但在应急响应期间,对于数百幅影像拼接或三维模型重建,依靠传统的无人机影像处理方法需要数个甚至数十个小时,严重限制了无人机保障效率。为了解决这一问题,本文提出了一种无人机影像快速地理配准的方法。首先,本文讨论了无人机影像的快速地理配准模型,并采用ESRI设计和开发的全局文件来统计地理配准影像数据。然后,采用机载POS系统记录的位置和姿态数据实现直接地理配准,计算影像的左上角坐标。最后,将无人机影像与参考影像实施特征匹配,优化全局文件中影像位置参数的精度,进而减少影像地理配准的系统误差。实验结果表明,本文方法能实现无人机影像快速地理配准,其处理精度与效率满足应急保障需求,具有重要的应用价值。

基于灰度相关和控制点库的遥感资料自动地理配准技术研究

采用灰度相关的方法,基于人工建立的控制点库,对2008年2-5月期间16个时次的河南省EOS/MO-DIS资料进行自动地理配准,取得了较好的结果:白天的配准平均误差0.839个像元,夜间配准平均误差0.319个像元,基本可以满足日常业务的精度要求。灰度相关的方法简单、高效,只需建立完备的控制点库,便可以应用于日常业务,是一种经济可行的方法。

基于2D地图的城市户外ARGIS视觉辅助地理配准技术

针对当前便携式位姿传感器获取的户外6DOF绝对位姿精度通常不足,致使基于位姿传感器的户外AR地理配准精度不高,提出了一种以2D地图作为参考数据进行户外视觉辅助定位进而提高ARGIS系统地理配准精度的方法和技术框架。在位姿传感器获取初始位姿的基础上,详细阐述了基于2D地图进行图像位姿优化和辅助校正的基本原理;并通过试验验证了该方法可以对位姿传感器获取的初始位姿进行优化,进而提高户外AR地理配准精度的有效性。

户外增强现实地理配准精度测试评估

地理配准技术是增强现实与地理信息系统结合应用的一项关键技术,其配准精度对ARGIS(Augmented Reality Geographic Information System)的可用性有显著的影响。针对增强现实这一应用,阐释了增强现实地理配准的基本概念与技术原理,提出了地理配准精度量化评估方法;结合预先采集的高精度地理信息数据,采用多种硬件设备设计了不同的地理配准精度评估方案,实际评估了各类地理配准方法的量化精度;基于评估结果,进一步分析了配准误差因素及各方法的局限性,探讨了不同应用场景的配准方案思路,为后续研究提供参考和借鉴。

ArcGIS地理配准和空间分析工具在改变林地用途案件分析中的应用

本文以林业案件调查中需要开展的改变林地用途地类和面积分析工作实践为例,详细介绍了利用ArcGIS地理配准和空间分析工具,将多个参考数据图层通过配准、空间叠加分析,最后得出结论的方法,有望推进森林资源调查方式的技术革新。

基于ArcGIS的历史地形图地理配准及坐标转换

基于ArcGIS软件对历史地形图进行了地理配准、影像拼接、坐标转换,得到2000国家大地坐标系的历史地形图栅格数据,为国土空间规划提供重要的参考数据。

基于地理配准的设计图辅助森林资源“一张图”更新方法研究

本文介绍了目前辽宁省森林资源“一张图”年度更新工作中因因坐标系不一致等导致的森林经营资料无法利用问题,创新提出了基于地理配准的设计辅助开展森林资源年度更新的解决方法。通过辽宁实践证明,该方法能够准确地将扫描的设计图配准到正确位置,并且十分准确和高效。这种创新方法对于其他省份的类似问题具有很实际的借鉴意义。

基于AutoCAD VBA的栅格图像自动地理配准

该文主要介绍了在AutoCAD2006环境中实现栅格图像的自动地理配准,并详细的介绍了栅格图像的地理配准信息文件的格式及其各个参数的含义,栅格图像坐标与地理坐标转换关系;着重讨论了在程序实现的主要关键代码,以及实现的结果,程序的实现有利于在AutoCAD环境中利用栅格图像,方便生产实践。

基于地理同名点配准的机载红外移动小目标检测方法

在飞行器等移动载体条件下的红外光电系统中,由于场景条件复杂,目标特征不明显,弱小移动目标检测是自动目标检测领域的一大难点。因此,针对复杂地面场景条件下的移动小目标检测问题,提出了一种无关图像内容的基于帧间地理同名点区域配准的机动目标检测方法。该方法通过综合飞行器惯性组合导航信息,解算视场中像素点对应的地理位置,获取帧间图像地理同名点对,完成图像配准工作,区域配准获得帧间背景的移动量,并对帧间图像进行运动补偿,然后进行帧间差分将背景干扰去除,突出运动目标,最后利用目标运动信息的反向验证对目标进行确认。通过试验结果可以看出,该算法能够取得较好的检测效果。

ArcGIS数字化地质图校正及配准

空间校正和地理配准是地图编绘中不可缺少的技术手段之一,利用这一手段消除图件数字化过程中产生的误差。通过ArcGIS空间校正及地理配准的数学基础说明了图件校正和配准所需点位数和方法,用栅格和矢量数据在ArcGIS系统中进行配准和校正的典型应用说明地质图件数字化的方法,采用这个方法达到精确快速解决地质工作中数据分析与研究的目的。

利用ArcGis绘制墒情等值线图及相关拓展应用

在农业不断发展的今天,如何快速地了解土壤墒情,适时合理地给予农作物生长所需的水分,降低干旱风险,成为了人们关注的问题。而ArcGis强大的空间分析能力,可结合相关数据,将一张普通地图经过前期矢量化处理,自动生成土壤墒情等值线图,指导农业用水。以东营市2023年春季土壤墒情数据为基础,详细介绍了如何利用ArcGis自动生成东营市墒情等值线图,分析东营市内各个地区的土壤墒情状况,为相关职能部门提供旱情数据支撑,有效降低干旱风险。

结构语义辅助约束的数字孪生场景虚实配准方法

数字孪生城市通常以实景三维模型为空间数据体,并集成各类传感器的物联感知数据,实现虚实融合目的。作为最常用的传感器类型之一,将城市中的视觉传感器与虚拟的实景三维模型准确地配准是数字孪生城市应用的关键,但是现有方法获取的户外6DOF位姿精度通常不足,致使视觉传感器配准精度不高。本文提出了一种结构语义辅助约束的数字孪生场景虚实配准方法,从图像中提取出包含结构语义信息的铅垂线,并生成虚拟场景的透视图和逆深度图,在逆深度和结构语义的约束下,准确地恢复传感器位姿,实现视觉传感器图像在虚拟场景空间中的融合配准。通过试验证明,该方法可以有效对初始位姿进行优化,进而提高数字孪生城市中视觉传感器的配准精度。

“针孔”模拟成像下的单航空影像与LiDAR点云配准

以摄影测量共线方程为严格配准模型,提出了一种引入针孔成像模拟过程的单张航空影像LiDAR点云配准迭代方法,共分为3个阶段:第一,利用航空影像内参数及初始外方位元素对LiDAR点云针孔模拟成像,生成与航空影像空间分辨率、几何形变相接近且具有相同幅面大小的透视影像-LiDAR深度影像;第二,以梯度互信息作为影像相似性测度依据,实施影像金字塔、分块处理策略实现LiDAR深度影像与航空影像几何变换参数快速估计,进而依据估计参数及LiDAR深度影像、激光脚点投影关系建立LiDAR点云航空影像概略相关;第三,以LiDAR点云影像概略相关下的近似同名像点为观测值,以像点梯度互信息为权重,实施摄影测量空间后方交会计算获得优化的影像外方位元素,生成新的LiDAR深度影像并重复上述过程,直至满足给定的迭代计算条件,实现单张航空影像与LiDAR点云数据的自动空间配准。实验表明,本文方法配准精度达亚像素级且自动化程度高。

利用卫星图像分析南京信息工程大学校园变化特征

本文主要目的是利用卫星图像资料分析南京信息工程大学(Nanjing University of Information Science and Technology,NUIST)建校之初至今校园的变化特征.共分析了1964年11月至1970年12月之间的5幅无云的美国侦察卫星图像(1995年解密),地理配准后图像的位置精度为4.8至7.8 m,图像中的建筑物、道路和水体都清晰可见.通过对比这些黑白的侦察卫星图像与2006—2018年的Google Earth彩色图像,发现现在校园面积远远大于旧校园;旧图像里中苑老操场跑道长度为298 m,2006年Google Earth图像中为406.5 m,操场中心点向东移动了9 m,向南移动了47 m.侦察卫星图像和Google Earth图像都是以统一坐标系做地理位置校正,相关图像见附件.

视差互信息引导下的立体航空影像与LiDAR点云自动配准

目的从视差图反映影像景物深度变化并与Li DAR系统距离量测信息"同源"这一认识出发,提出一种基于视差互信息的立体航空影像与Li DAR点云自动配准方法。方法本文方法分为3个阶段:第一、通过半全局匹配SGM(semi-gdabal matching)生成立体航空影像密集视差图;第二、利用航空影像内参数及初始配准参数(外方位元素)对Li DAR点云进行"针孔"透视成像,生成与待配准的立体航空影像空间分辨率、几何形变相接近且具有相同幅面大小的模拟灰度影像—Li DAR深度影像,以互信息作为相似性测度依据估计航空影像视差图与Li DAR深度影像的几何映射关系,进而以之为基础实现Li DAR点云影像概略相关;第三、以Li DAR点云影像概略相关获得的近似同名像点为观测值,以视差互信息为权重,实施摄影测量空间后方交会计算获得优化的影像外方位元素,生成新的Li DAR深度影像并重复上述过程,直至满足给定的迭代计算条件。结果选取重叠度约60%、幅面大小7 216×5 428像素、空间分辨率约0.5 m的立体航空像对与平均点间距约1.5 m、水平精度约25 cm的Li DAR"点云"进行空间配准实验,配准精度接近1个像素。结论实验结果表明,本文方法自动化程度高且配准精度适中,理论上适用于不同场景类型、相机内参数已知立体航空影像,具有良好的应用价值。

非专业弱关联影像构建三维GIS研究

提出了非专业弱关联影像的概念,认为该类影像是地理空间信息的一种重要来源,阐述了基于非专业弱关联影像构建三维GIS的流程和关键技术,分析了该三维GIS的优缺点和应用模式。基于这种影像构建三维GIS的关键技术包括像空间和地理空间映射关系的建立,三维影像、点云和地理空间信息的融合以及基于影像和点云的交互与绘制。基于非专业弱关联影像的三维GIS适用于应急、侦查、快速三维建模等方面。

视觉信息辅助无人机侦察目标定位技术研究进展

传统无人机侦察目标定位受限于平台、位姿量测设备性能的影响,定位精度提升有限。随着光学传感器性能的完善、先进视觉信息处理技术的发展,在无人机侦察目标定位领域引入视觉信息分析对提升地面目标定位精度,降低系统复杂度和成本有积极意义。文章分别介绍了基于先验知识的视觉辅助目标定位方法和无先验知识的视觉辅助目标定位方法的研究进展,阐述了视觉处理的关键环节,并从定位精度、影响因素、系统复杂度、使用要求等方面对比分析了两类方法的优缺点。最后,结合当前国际上无人机产业发展趋势,针对中国无人机侦察目标定位的现状,给出了视觉信息在助力目标定位领域的技术发展策略和应用前景,为国内无人机光电侦察目标定位系统研制提供了新思路、新方法。