平面坐标转换的稳健总体最小二乘算法

为解决控制点坐标在原坐标系与目标坐标系中均含有误差的情况下求解模型参数的问题,对应用基于奇异值分解(SVD)与拉格朗日方法的总体最小二乘算法(TLS)建立高斯-马尔可夫(G-M)模型求解转换参数的方法进行了讨论.通过算例对TLS算法与最小二乘算法(LS)进行了比较,TLS算法较LS算法更合理.应用稳健估计的方法,解决了由于控制点含有粗差导致控制点坐标精度不等,对参数求解有影响的问题;对基于稳健估计方法的TLS迭代定权算法进行了讨论,并通过算例与其它两种算法进行了比较.基于稳健估计的TLS算法能更好的解决含有误差的控制点已知坐标对坐标系统转换影响的问题.     

GPS导航系统下坐标转换及应用

为了减少GPS导航系统接受下来的经纬度数据在转换到电子地图过程中的转换误差,在七参数转换模型的基础上,分析不同公共点位置的分布对转换精度的影响,建立公共点分布密度和转换精度之间的关系.实验结果表明:在局部范围内合适公共点的分布和密度,使其转换误差小于0.4m.     

基于非线性最小二乘算法的点云坐标转换研究

三维激光扫描作为测绘领域的一项高新技术,具有高效率、高精度等优点,但其获取的数据是相对于系统内部坐标系存在的．通过试验,获取某一高边坡的多站扫描数据,同时使用无协作目标全站仪测量站点和标靶的空间坐标,在MATLAB中编程,实现非线性最小二乘算法,完成了扫描坐标向空间坐标的大欧拉角转换．根据转换后两种坐标的较差,近似求取转换的点位误差．可见,该方法对坐标转换具有一定的适用性．点云数据标靶中心的精确提取和全站仪对标靶中心的精确测量是完成坐标精确转换的关键．     

移动应用环境下GPS坐标转换模型研究

在进行GPS相关的各种应用中,由于GPS坐标采用WGS-84坐标系,而不同的应用所采用的坐标系不尽相同,所以需要进行WGS-84坐标系与实际采用的坐标系之间的转换．而对于不同的应用环境,坐标转换模型也不尽相同．作者在移动应用环境下．针对不同的起算数据和要求,提出了不同的GPS坐标转换模型,利用最小二乘法进行了坐标转换参数的求取与平差,探讨了坐标转换模型计算时应该注意的问题．利用所提出的GPS坐标转换模型,应用于上海某区绿化信息GPS采集,结果表明,所提出的模型在移动应用环境下具有较好的适应性与快捷性．     

一调数据向二调数据坐标转换的方法分析

土地一调数据与二调数据存在着坐标差异,为了充分利用、分析一调数据与二调数据,需将一调数据坐标由北京54坐标系统转换为西安80坐标系统。分析了常用坐标转换方法的特点和不足,研究了仿射变换进行坐标转换的步骤。利用Microsoft Visual Studio 进行编程,计算出坐标转换之间的4个未知参数。通过选择4个公共点进行坐标转换,验证了求取转换参数的方法是有效的。     

坐标转换模型及公共点选取对转换成果精度的影响

坐标转换成果的精度与所选择的坐标转换模型、求转换参数公共点的个数、公共点位置的分布有一定关系。以湘桂线14个GPS测量点的两套CPI精度的控制点平面坐标为依据,分别用相似变换、仿射变换及不同公共点个数求转换参数进行坐标转换,分析成果精度之间的差异及规律。结果表明,为保证坐标转换成果的精度,公共点应均匀地分布在测区,同时转换点不要离公共点太远。公共点的个数以3-5个为宜,一般不要超过6个。对于平面直角坐标之间的转换,采用相似变换模型能收到较好的效果。     

附加约束条件的坐标转换参数求解方法

针对坐标转换问题,基于最小二乘原理以及高斯—马尔柯夫模型,研究了约束解法与非约束解法对坐标转换参数求解的影响。以三维坐标转换模型为研究对象,通过仿真实验分别探讨其约束解法与非约束解法在大、小旋转角情况下求解参数的精度情况,并以求得参数的均方差为精度评定的指标。实验结果显示：小旋转角情况下,坐标转换模型的约束解法与非约束解法精度一致,布尔莎模型运算速率最快;大旋转角情况下,线性模型误差较大,非线性模型的约束解法与非约束解法精度一致,非线性十三参数（虚拟观测值法）运算速率最快。实验结果表明：线性模型仅适用于小旋转角情况下的坐标转换参数求解,非线性十三参数模型（虚拟观测值法）适用于大旋转角情况下的坐标转换参数求解。     

任意旋转角三维坐标转换的微分罗德里格矩阵算法

为分析现有小旋转角和任意旋转角三维坐标转换模型存在的问题,利用罗德里格矩阵、反对称矩阵与向量积运算性质将矩阵微分形式转换为参数向量微分形式,从而提出微分罗德里格矩阵算法。该算法避免了现有算法普遍存在的矩阵求导问题,实现了函数模型和随机模型同步迭代更新,以提高精度和迭代效率。最后,通过文献算例和仿真算例对本文算法和3种现有算法进行比较分析。统计结果表明,所提算法在迭代次数、参数真误差等方面改进效果显著。     

移动应用环境下GPS坐标转换模型研究

在进行GPS相关的各种应用中,由于GPS坐标采用WGS-84坐标系,而不同的应用所采用的坐标系不尽相同,所以需要进行WGS-84坐标系与实际采用的坐标系之间的转换.而对于不同的应用环境,坐标转换模型也不尽相同.作者在移动应用环境下,针对不同的起算数据和要求,提出了不同的GPS坐标转换模型,利用最小二乘法进行了坐标转换参数的求取与平差,探讨了坐标转换模型计算时应该注意的问题.利用所提出的GPS坐标转换模型,应用于上海某区绿化信息GPS采集,结果表明,所提出的模型在移动应用环境下具有较好的适应性与快捷性.     

基于随机抽取一致性的稳健点云平面拟合

针对常用的平面拟合方法在点云数据存在误差或异常值时产生拟合不稳定的现象,提出了结合最小二乘法的随机抽取一致性(random sample consensus,RANSAC)平面拟合算法.该方法先用RANSAC算法检测并剔除异常数据点,再利用最小二乘法将得到的有效数据点拟合,计算平面模型参数.实验中,分别采用该算法和最小二乘法、特征值法对仿真数据进行平面拟合,且采用本文提出的算法,分别对含有不同程度误差和异常值的点云数据进行拟合计算.研究结果表明:该算法适用于存在误差和异常值的点云数据拟合,能稳定地得到较好的平面参数估值,具有较强的稳健性.     

结合光流法的车辆运动估计优化方法

针对车辆自主定位实时准确的要求,提出一种结合光流法的车辆运动估计优化方法.采用改进的Lucas-Kanade算法跟踪FAST特征点计算其光流;进而对图像间偏移量进行坐标系转换,获得初始坐标系下车辆的运动估计值;基于偏移量与旋转角度误差服从正态分布的假设,优化更新采用光流法的车辆运动结果,最终映射到世界坐标系中获得车辆运行轨迹.通过测试多组不同车辆行驶轨迹,结果表明:该优化方法突出了光流法的实时性并且克服了其精度差的缺点,有效解决了由累积误差引起的轨迹漂移情况,能够提供车辆准确实时的定位输出.相较于基于特征点匹配的车辆定位其计算时间短,与常用的光流法比较,轨迹更加精确、光滑.     

解决约束平面偏移问题的机械臂闭环标定

基于平面约束的工业机械臂闭环标定,拟合平面与实际约束平面之间存在一定偏差,直接影响标定精度.针对此问题提出消除偏差的方法及误差模型.建立平面坐标系,得到约束平面的准确方程,通过接触式测量头对约束平面进行测量,在平面坐标系中描述测量点的位置;建立最小完整连续运动学模型,从而减少冗余参数的影响;利用双目视觉定位约束平面并规划理论测量点位置,实现自动化测量;通过改进的最小二乘法对参数误差进行辨识.实验结果表明,修正运动学参数后,机械臂绝对位置精度由1.234 mm提高到0.405 mm.该方法成本低、精度高、效率高,且简化了误差模型,适用于工业机械臂的现场标定,为机械臂生产厂家实现批量化标定及后期设备维护提供了思路.     

Satellite image RPC parameters estimation method using the heteroscedastic errors-in-variables model

The positioning accuracy of a satellite image is mainly affected by the estimation accuracy of the rational polynomial coefficients (RPCs). Image point compensation or ground control point correction methods are usually used in the existing algorithms. Because the error characteristics of the design matrix elements are not considered, there are problems such as incomplete systematic error elimination and low parameter estimation accuracy. Considering the influence of the model systematic error, a heteroscedastic estimation method is proposed in this paper. First, the random model of matrix elements is established in the algorithm to describe the system characteristics more accurately. Taking into account the system deviations of the design matrix elements, the least square model is constructed using the Mahalanobis distance as the metric, and parameters are solved using the generalized eigenvalue method. The systematic error can be reduced theoretically. Experiment on different terrain images of TH-1 shows that the image correction accuracy of the proposed method is improved by more than 36 times compared with the traditional method, and the precision consistency is superior, which is of great significance to improving the accuracy of RPC parameters estimation and satellite imagery positioning.     

矿区GPS网坐标转换的抗差模型

采用高崩溃污染率抗差估计方法,将ＧＰＳ网由ＷＧＳ－４坐标系下的坐标转换成局部坐标系下的坐标,从而不仅能识别不稳定的基准点,而且能对其形变的大小作出近于实际的估计,保证了转移后ＧＰＳ网的精度及转换坐标的正确性,当基准点中没有粗差时,与最小二乘法的结果一致,最后,给出了应用实例。     

基于光线追踪重构可视外壳的算法误差分析

针对二维图像三维重构时对输入数据精度要求比较高的问题,采用Maya建模,运用直接线性变换（DLT）定标系统进行定标实验.对于各种输入扰动进行测试与误差分析,总结出各种输入误差的影响,并使用光线追踪算法进行重构实验,检测参数的误差对最后重构结果造成的影响.相机定位不精确会对重构物体的完整性造成较大的影响,照片边界坐标不精确、旋转角度不精确会根据偏差的程度,在相应的坐标轴方向上对重构结果造成影响.通过分析误差对重构结果偏差的影响,设计调整输入可以减小重构误差的方案.     

颅颌面虚拟牙种植的全功能定位研究

基于CT图像三维重建系统进行颌骨形态等方面的分析,牙种植的稳定性与美学效果取决于种植体在颌骨内的三维空间位置.提出一种交互式全功能定位方法,主要讨论三维模型的坐标转换和数据坐标的提取技术.结合VTK的提取类库功能与针刺取点算法的特点,通过交互式操作获取三维颌骨图像的坐标,实现牙颌面的种植体定位.将其与种植体智能定位后的坐标相比较,进行微调整,减少了后者在植入方向、植入长度等方面存在的误差,有效地为虚拟牙种植导航系统提高了精确度与安全性.     

一种基于图像处理的车辆外形参数提取方法研究

针对传统车辆检测器的缺点,提出了一种基于图像处理技术的车辆外形参数提取方法．通过对车辆图像的预处理以及阈值分割将其转化为二值图像,依据处理后的车辆图像设计车辆外形参数提取算法并计算车辆的长、宽、高,最后引入误差函数,对算法进行了误差校正,实验结果表明所提出的方法达到了较理想的效果．     

基于GPS技术的压路机碾压轨迹研究

为了绘制压路机在压实过程中的碾压轨迹,实现压路机碾压轨迹的实时监控,通过对GPS接收机实时数据的解析,获得了压路机在WGS-84世界大地坐标系下的大地坐标.利用高斯投影正算法将大地坐标转换成了北京54平面坐标系下的平面坐标,进而采用平面四参数转换法得到了压路机所需的施工坐标并建立了压路机的施工平面坐标系,实现了压路机在压实过程中的实时定位,最后通过理论分析和试验来验证压路机碾压轨迹纵向和横向的定位方法.研究结果表明:采用的平面定位算法绘制出的压路机碾压轨迹图快捷、可靠、实用,可实现对压路机压实过程碾压轨迹的实时监控.