IMU/DGPS辅助车载CCD及激光扫描仪三维数据采集与建模

三维信息快速采集是真实场景建模与三维虚拟现实技术的关键。本文提出了一种基于激光扫描仪、线/面阵CCD相机及GPS与IMU等多种传感器融合的车载移动式数据快速采集系统。各传感器安置在车内稳定平台上并随车保持一致的运动姿态。通过对GPS和IMU数据进行卡尔曼(Kalman)滤波,可推测出整个系统及各传感器的位置和最佳姿态估计;从扫描仪点云数据可提取出街道场景中事物的三维几何信息;线阵CCD相机用于获取路面带状地物等线性特征;面阵CCD采集街道两侧面状纹理信息,从而快速获得城市目标的地理坐标和三维建模信息,由此可重建城市路面街道的三维真实场景。     

车载全景影像与激光点云数据配准方法研究

全景影像与激光点云的高精度配准是车载移动测量系统中多传感器数据集成处理的关键环节。本文针对车载多面阵拼接全景影像与激光点云的配准问题, 提出了一套高精度的数据配准方法。通过高密度的静态激光点云解算每个面阵CCD在激光扫描仪坐标系下的外标定参数, 以实现单张CCD影像与激光点云在扫描仪坐标系下的配准, 在全景拼接过程中全景影像与单张CCD影像精确的映射关系已知, 利用扫描仪坐标系、POS坐标系及WGS-84坐标系间的转换关系即可获得全景影像与激光点云在物方坐标系下的动态、高精度的配准参数。试验表明该数据配准方法精确可靠、适用性强, 能满足基于全景影像与激光点云数据融合的城市道路竣工、部件采集、目标提取、三维重建等高精度量测应用需求。     

车载激光扫描系统的三维数据获取及应用

通过对南水北调移民新村进行移动平推式扫描,将导航POS获取的系统位置和姿态信息与360°激光扫描仪获取的扫描距离和角度信息进行时间匹配,解算得到大地坐标下的三维激光点云坐标,然后与线阵CCD相机获取的图像信息进行彩色融合,最终得到移民新村的彩色点云数据,实现了实时、主动、完整地获取和处理南水北调移民新村的三维空间数据信息,取得了一定的效果。     

基于扫描线的车载激光雷达点云滤波方法

在分析车载激光点云扫描特征的基础上,提出了一种基于扫描线的车载激光雷达点云滤波方法.首先利用坡度差值将扫描线分成不同的线段集合,剔除原始点云数据中的离散点;然后对各线段集合赋予相应属性来进行分类;最后利用局部线性回归进一步对分类结果进行精化.对比实验表明:该滤波方法不但能够成功提取建筑物立面点,而且还能很好地保持建筑物立面的细节特征.     

融合空谱特征的车载LiDAR点云道路标识线提取

道路标识线是三维道路场景中重要的交通标识之一。自动提取点云场景中的标识线信息对于道路路宽测量、自动驾驶等任务具有十分重要的意义。本文提出了一种基于空谱特征的车载Li DAR点云道路标识线提取方法。该方法充分考虑车载激光点云中道路标识线的颜色、空间邻域和高程等位置关系,直接对点云数据进行自动分类,提取道路标识线。为了验证本文方法的有效性,采用高速公路路段场景的车载激光点云数据进行试验,从中选取训练数据及测试区域进行道路标识线提取试验。最后,本文基于手动标记数据验证本文方法的效果,道路标识线提取总体精度为99.64%。     

基于多传感器融合的车载移动测图系统研究

提出一种基于定位传感器GPS、定姿传感器IMU、影像传感器激光扫描仪、线/面阵CCD相机等多种传感器融合的车载移动式数据快速采集系统。     

车载全景影像与激光点云融合生成彩色点云方案

针对车载全景影像与激光点云数据融合的研究不足的现状,文章给出了一种适合球面全景影像的车载彩色点云生成方案:由车载POS数据及系统标定参数可获得全景影像的外方位元素,依据影像的采集视角选择激光点最佳的关联影像,然后以球面投影为成像模型获得激光点在影像上的颜色属性值,进而获得彩色点云数据;并对融合的误差进行了讨论与分析。经过融合后的彩色点云几何精度高、目视效果好,使两种数据源的优势得到了有效的结合。实验结果验证了这种方法的可行性和准确性。     

移动车载激光点云的道路标线自动识别与提取

对移动车载激光测量LandMark系统获取的路面激光点云数据进行研究,结合激光点云的回波反射率、扫描角,以及量测距离等特征信息与道路标线的属性信息,提出了一种基于车载激光点云的道路标线自动识别与提取算法。从点云中提取道路标线,采用最小二乘线性最优拟合算法对提取的标线点云进行拟合,生成道路标线的CAD轮廓线,实现道路标线的自动化识别。以移动车载LandMark系统的Sick激光扫描仪获取的路面激光点云为例进行实验,实验结果表明该方法的可行性和有效性。     

一种车载激光点云数据中道路自动提取方法

针对车载移动测量系统数据采集特点,构建车载激光点云扫描线索引,提出了一种基于扫描线索引的道路路面与路边点云稳健分类法。首先通过分析扫描线上不同地物剖面的空间分布特征,进行剖面激光点生长聚类,形成完整的地物剖面目标点集;然后根据点集的几何特征因子判断点集类型;最后利用相邻多条扫描线上路边点分布规律进行去噪。对车载移动测量系统获取的两份点云数据进行实验,路面与路边提取的平均完整率分别为94.4%、86%,平均准确率分别为98.9%、99.1%。实验分析表明,该方法能有效减少粗糙路面点的错误分类,适应不同的道路路边条件,降低独立地物对路边提取的干扰。     

激光测量采集车在城市部件调查中的应用

车载移动测量技术在国内已经发展了几年的时间,三维点云数据结合多相机曝光的RGB信息可以直接生成真实三维场景,通过该技术手段可以大大提高城市部件数据采集能力。激光点云数据经过处理后,将基于点云采集的城市部件信息导入SuperMap二三维一体化GIS平台,实现了城市部件数据的管理与三维场景展示。     

基于 CCD 方法的超高层建筑周日摆动监测研究

对超高层建筑塔体进行周日摆动监测,为施工投点纠偏和选择合适投点时机提供科学依据,是施工控制网竖向传递的核心问题。文中针对现有方法在自动化采集及实时表达方面的不足,基于自适应阈值激光光斑中心定位方法,自主研发基于CCD的塔体摆动监测系统,并采用倾斜仪方法与之做同步比较研究。两种方法在广州市东塔施工第三方监测中互为检核验证,具有借鉴意义。     

CE-1立体相机影像与激光高度计数据不一致性分析

直接利用CE－1激光高度计测高数据制作月球表面模型,分辨率、精度都较低。利用激光测高数据改善三线阵CCD数据立体定位精度是一种有效方法。通过计算立体影像外定向参数、激光脚印（footprint）月固坐标,基于物方空间到像方空间的快速反投影算法,分析研究立体影像与激光高度计数据不一致性,目的是为后续CE－1探月三线阵影像数据与激光测高数据联合平差处理提供相对基准控制。通过不一致性分析试验,得到一些有益的结论,这些分析结果有望在下一步联合平差处理中获得应用。     

CCD推扫成像方式下星载GPS对地定位的模拟试验研究

从理论上分析了利用遥感信息对地动态定位精度问题。用模拟数据推算了ＣＣＤ推扫成像方式下，星载ＧＰＳ天线定位精度对定位的影响；并用同一组试验数据按三种方案（①只用地面控制点而无ＧＰＳ观测值，②只用ＧＰＳ观测值而无地面控制点，③ＧＰＳ观测值加地面控制点）进行了对地定位精度的比较；同时考虑了ＧＰＳ天线中心与ＣＣＤ扫描中心间的转换以及ＧＰＳ观测值所在地心直角坐标系与光束法平差所在局部切面坐标系之间的转换．     

基于系统模型的CCD图像MTF补偿及误差分析

航天线阵推扫CCD图像在获取、传输过程中存在图像模糊的现象,而MTF是评价CCD图像质量的最可靠指标。为了改善图像质量,通过分析影响MTF的主要因素,提出基于系统模型的MTF补偿方法:首先建立系统模型,提出模型参数的估计方法,然后结合约束最小二乘算法复原图像。在仿真实验中,模拟图像的模糊和加噪过程,利用MTF模型复原图像,并评价MTF补偿图像质量,定量分析模型参数估计误差对图像复原结果的影响。实验结果表明:基于系统模型的MTF补偿方法能够有效而简便地复原图像,提高图像质量。     

融合嫦娥一号CCD影像与DEM数据的月球撞击坑自动提取和识别

针对现阶段月球撞击坑定量信息提取不足和误提取的问题,本文提出了一种融合CCD影像和DEM数据进行撞击坑的自动提取及识别的算法。（1）在太阳光照下,撞击坑的影像特征满足特定的规律,通过条件匹配在CCD影像中提取撞击坑;（2）在DEM中,利用撞击坑坑壁点的坡向值的连续性,对影像中误提取的撞击坑进行剔除;（3）在DEM中,利用撞击坑边缘点法向量的突变性,提取撞击坑边缘点并进行拟合,计算撞击坑的参数,通过坑底点云所占比例以及剖面线特征识别撞击坑的类型。经过“嫦娥一号”影像与DEM数据的验证,该算法在高纬度月球撞击坑分布均匀的区域应用效果较好。     

利用四元数描述线阵CCD影像的空间后方交会

将四元数理论引入高分辨率线阵CCD影像的空间后方交会解算中,提出了一种利用四元数描述线阵CCD影像的单片空间后方交会方法。该方法利用四元数描述角度旋转矩阵,对严格的共线条件方程进行线性化,并采用正则化的数学方法克服线阵CCD影像外方位元素的相关性。试验证明了本算法的正确性和可靠性。     

机载三线阵CCD摄影测量的直接解算模型与精度分析

机载三线阵CCD摄影测量系统是GPS/INS与三线阵CCD相机联合工作的测量系统.通过GPS/INS给出的投影中心位置、视准轴姿态观测值及三线阵CCD像空间坐标,可以直接计算地面点在物空间的坐标.介绍了直接解算的几何模型,并依据共线方程建立地面点像空间坐标与控制点或同名点物空间坐标的关系,从而把问题归结为间接平差,给出了平差的误差方程.最后对直接解算模型进行了精度分析.     

INS／DGPS支持的机载线阵推扫影像几何校正

论述了利用INS／DGPS系统的导航输出计算外方位元素的原理，介绍了行方位数据支持下机载线阵CCD影像直接和间接法几何校正的基本方法，重点分析并解决了直接法纠正中的目标定位、灰度重采样及间接法校正中最佳扫描行的确定问题。PHI高光谱影像的实验结果表明，文中的校正算法可达到优于1．5m的绝对定位精度及0．7m的相对精度。     

三线阵CCD影像的像点自动匹配技术研究

目前国内针对三线阵CCD影像像点自动量测技术研究比较少,主要采用常规影像匹配方法进行处理。本文在分析众多匹配方法的基础上,根据三线阵CCD影像的特点,在立体环境下对三线阵CCD影像空三加密像点自动量测的方法进行研究。用实验的方法研究了基于金字塔分层动态窗口匹配运算的相关系数法在三线阵CCD影像像点立体匹配中的应用,最后通过三线阵CCD数字模拟影像试验,得出结论:采用金字塔分层动态窗口匹配运算的相关系数法是解决三线阵CCD影像空三加密像点自动量测问题比较有效的途径。