航空视频图像地理定位处理技术分析

在飞行平台上安装视频摄像机实施对地面进行观测、勘测、监视越来越多地被用于城市建设、森林植被勘测、边境安全监视、反恐和缉毒等各行各业中。在各种实际的应用中,不但要求获取清晰的视频图像,更要求对视频图像中的地面目标和场景实现地理定位。描述了目前使用的直接定位处理技术和精确定位处理技术,给出了直接定位技术原理和误差分析,并对如何实现航空视频图像精确定位处理方法提出了处理模型和流程。     

基于地理坐标与视频图像关联映射的视频背景目标定位与标识方法

视频图像数据虽然能够逼真地展示空间信息,但是因缺少地理属性而不能直接与地理信息进行关联。先构建摄像设备姿态变化情况下的地理坐标与视频图像映射模型,并通过采用光轴纠偏的方法对不同倍率下视频图像坐标的偏移进行校正,根据地理坐标与视频图像映射模型,将监控可视范围内的地图POI信息通过转换之后在视频图像相应的背景目标位置上添加标识,实现对视频的背景目标的定位,进而增强视频空间的表达。     

面阵摆扫热红外航空影像分步几何校正方法

针对航空面阵摆扫数据无控制点几何校正问题,提出了一种基于POS数据的面阵摆扫热红外影像的分步几何校正方法,主要包括利用视矢量法对影像校正、投影至高斯地辅平面进行拼接、及提取虚拟控制点三个步骤。利用最小二乘法对全局影像进行第二次几何精校正,实现研究区热红外图像几何校正。实验图像验证了该校正算法的有效性,平面两点距离相对误差为0.81%,平面两点方位角相对误差为0.72%,相较于直接利用POS校正误差有显著改善。该研究方法可推广应用于其它面阵摆扫无地面控制点的航飞图像几何校正。     

基于FPGA的实时视频图像几何校正系统设计

基于后向映射查找表结构的几何校正算法的研究,针对双线性插值算法的特殊性,提出了四邻域像素的图像存储和插值方法,实现了图像插值时对静态存储器SRAM的快速随机读写。根据该方法设计的基于FPGA的实时视频图像几何校正系统的视频延时小于一帧,只需要改变视频图像的后向映射查找表,就可实现不同映射的视频图像几何校正。     

基于球面坐标定位法校正鱼眼图像

鱼眼镜头摄像机具有大视场角的特点,常用于视觉监控、虚拟实景技术以及机器人导航等许多计算机视觉领域的应用中。鱼眼图像的变形给后期的图像处理带来麻烦,所以在后期处理中首先需要解决鱼眼影像的畸变问题,所以必须进行校正。本文根据球面坐标定位法,从鱼眼镜头的成像原理,鱼眼图像有效区域的提取,及鱼眼中心和半径的确定,详细地介绍了鱼眼图像的校正过程。     

单载荷航空吊舱目标定位方法研究

传统的无人机目标定位技术要求光电转台必须装配激光测距仪,因此光电转台至少是双装载.这使得转台体积和重量偏大,影响了飞机系统的续航时间、升限和时速,不适合挂装在小型无人机上.无人机航空吊舱采用惯导系统,GPS定位设备,舱体和光电转台固联的安装方式,消除了减振器带来的误差.对于平坦地势上的目标可以利用空间坐标系转换理论准确计算出目标在惯性空间中的三维坐标公式,同时结合飞机与地面的相对高度便可以算出飞机与目标点之间的斜距.再利用空间坐标变换的定位方法就能解算出目标GPS坐标.这种方法不依赖激光测距机和无线电测高仪,单载荷的航空吊舱也能实现对平坦地势地面目标的准确定位.减少了吊舱的体积和重量,为提高飞机系统整体性能奠定了良好的基础.     

基于SDRAM缓存的实时视频图像几何校正系统

采用基于后向映射查找表结构的几何校正算法,结合双线性插值算法和SDRAM的时序特性,利用FPGA内部存储资源设计了一个特殊的Cache来缓存图像数据,等效实现了对SDRAM缓存图像四邻域像素的快速随机读取.该方法处理延时小、实时性强、成本低,可实现高分辨率视频图像的实时几何校正,对不同畸变视频图像校正,只需修改映射查找表.     

基于红外视频定位交互系统的鼠标模拟方法

本论文针对红外视频定位采用端口操作驱动程序组件(WinIo)模拟鼠标事件的局限性,提出了用win32 API函数的方法实现鼠标驱动,解决了因内外部数据冲突导致鼠标失控的问题,并实现WinIo难以做到的双击事件,扩展了红外视频定位系统的功能,为实现基于视频的多点触控提供解决方案。     

面阵CCD航空相机斜视图像的几何校正

为增大机载光电侦察系统的视场角,航空相机多采用扫描方式对地摄影成像,文章针对面阵CCD航空相机斜视摄影引起的图像变形进行校正。由于该类相机与载机之间存在方位和俯仰两轴运动,文章同时考虑相机相对载机的旋转角度和载机相对地面的姿态角,建立了更符合该类相机工作状态的六姿态角投影校正模型,推导出同一地物在畸变图像和标准图像上的像素坐标变换关系,采用双线性插值算法对坐标变换后的像素灰度值进行重采样,对航空图像进行自动校正。最后,对某机场的航拍图像进行校正实验,并与基于地面控制点的多项式校正方法以及基于畸变图像和参考图像配准的校正方法进行比较。实验结果表明,六姿态角投影校正模型能够取得比较高的校正精度(可达像素级),当姿态角的测量精度为3′,图像大小为512pixel×512pixel时,图像校正的均方根误差为1.174 7pixel。该方法不需要提供参考图像和野外采集地面控制点数据,便于工程实现,基本满足航空图像处理的稳定可靠、精度高、实时性强等要求。     

航空摇摆图像组的配准拼接算法

随着航空遥感应用的不断扩大和要求的不断提高,如何扩大航空遥感拍摄的视场成为越来越关注的问题,改进航空遥感相机的拍摄方式成为扩大拍摄视场的一种重要方法.航空摇摆相机将固定式拍摄方式改为运动式拍摄方式,将每一个拍摄点拍一幅图像改为每一个拍摄点拍三幅成像平面不同但具有部分区域重叠的图像,然后通过将这三幅图像组成的图像组拼接起来得到视场更大的图像.深入研究了航空摇摆相机的摇摆模型,提出了一种摇摆图像组的配准拼接算法.实验结果表明:该摇摆图像组配准拼接算法具有良好的配准拼接效果.     

高速几何校正卡设计与实现

机载航拍摄影时,地球曲率和飞行器的姿态变化会引起传感器倾斜,传感器倾斜拍摄使图像产生几何畸变。研究了基于坐标变换与重采样的几何校正方法,有效地矫正了图像的几何畸变,并设计了适用于机载航拍图像几何校正的集成了8片TS201芯片的高速处理板卡。经工程验证,该图像校正板卡充分满足图像几何校正对运算速度和存储容量的要求,能够快速准确地实现几何校正。     

基于极坐标Lagrange插值的航拍图像畸变校正算法

由于航拍图像的拍摄高度远低于卫星图像拍摄高度,因此每个拍摄地点的建筑投影差大小和方向都不相同,图片畸变严重。此外,考虑到图像边缘区域的畸变程度远大于图像中心区域的畸变程度,本文提出了一种基于极坐标的Lagrange插值的逐点畸变校正方法。利用该方法在极坐标系内对单个像素点进行插值,然后根据插值结果对像素点进行校正,再将其坐标从极坐标系变换回直角坐标系,最后采用此方法在整个航拍图像内逐点进行畸变校正。实验结果表明,校正后的航拍图像畸变程度不超过3%,证明该方法不但能有效地校正畸变图像,且与传统的利用DLT线性求解畸变校正矩阵等校正方法相比具有更为广泛的适用性。     

航空遥感器姿态像移仿真分析

由于航空遥感器要求的分辨率愈来愈高,因此需要更为精确的像移补偿模型.本文针对拍照时飞机姿态角变化在遥感器像面处所引起的姿态像移,运用光线矢量与坐标系旋转相结合的方法建立遥感器姿态变化过程的数学模型.通过坐标系的旋转表示姿态的变化,根据遥感器姿态变化前后像面上各离散点的光线矢量之差,获得遥感器的姿态像移在像面上的大小与分布特征.运用该像移模型对遥感器姿态像移进行分析,提出减小姿态像移的工程措施.     

基于倾斜摄影技术的无人机电力巡检设计

随着电力输电线路的长度的不断增长,为了保证电力系统的运行安全,文中设计了一种基于倾斜摄影技术的无人机电力巡检系统。使用无人机搭载倾斜摄影相机采集输电线路及周边设备的图像信息,通过无人机无线传输将图像数据信息传输至地面站,再进行数据解析、分析及三维模型构建。从而完成输电线路故障的排查、安全隐患的排除,保障电力传输安全。此外,使用该倾斜摄影技术可以有效提高电力巡检判断的准确性。     

增加航空摄影地面收容宽度方法研究

在实施大面积航空摄影时,常需要单航线飞行获取较大的地面收容宽度以提高效率,但单台航空相机的地面收容宽度是有限的。基于某项目的研制,为实现单航线摄影地面收容宽度不小于5.2 H(H为摄影高度)的指标,提出了采用多台短焦距相机组合使用的方式增加单航线摄影地面收容宽度。论述了采用双并列、三并列、四并列实现地面收容宽度指标的计算方法,通过计算前向像移速度差选择最优方案。该方法已在自然灾害监视及灾后重建普查方面得到广泛应用,文中论述的方法对推扫式航空相机、短焦距面阵CCD及胶片相机都是适用的。     

光电经纬仪提高多传感器测量精度的方法

为了得到多信息进行信息融合,光电经纬仪采用多传感器的方法,即在主视轴及辅助视轴上安装了传感器。作为获得信息的多种手段,主视轴传感器获得的测量数据,分析处理数据按常规方法计算即可;辅助视轴与主视轴存在平行度,辅助视轴传感器获得的测量数据,处理时必须对结果进行修正。在精度要求不高的情况下,通常的方法是直接在辅助视轴传感器获得的方位角、高低角修不平行度。本文采用坐标变换方法推导出辅助视轴误差修正模型,直接获得目标的方位角、高低角;实验证明,在高低角〈45°时,精度可提高10%。     

航空相机成像技术研究

无论是军事领域战术和战略侦查,或者是民用领域测绘、精细农业、海岸资源勘察和地图导航等应用,随处可见航空相机的身影.本文先介绍了几款20世纪典型的航空胶片相机以及它们的工作方式,然后将航空数字相机按工作方式分成了扫描型航空相机、步进凝视型相机和多镜头数字相机3类,简要介绍了其工作方式的原理及特点,并分别列举了相应的航空数字相机.最后对航空相机发展趋势进行了总结与展望.     

无源到达时差定位技术分析

描述了无源定位技术的特性,分析了时差定位技术在二维平面和三维空间的基本原理,对时差定位精度进行了公式推导,对站址布局引起的时差定位误差进行了说明,概述了无源定位技术的发展趋势。