消费级无人机倾斜摄影测量三维模型精度评价

随着智慧地球、智慧城市的不断发展,建立城市精细化的三维模型越来越重要.低空倾斜摄影测量技术以大范围、高精度、高清晰度、多视角的方式获取城市复杂场景,广泛应用于城市三维建模.以北京建筑大学为研究区,利用消费级无人机搭载轻型便捷的倾斜相机获取影像数据,在Smart3D Capture软件平台进行三维模型重建,通过选取一些检查点对比分析,采用此方法建立的三维模型的平面中误差、高程中误差均达到Ⅰ级1∶500成图比例尺测图精度的要求.     

无人机技术在房产测绘中的应用

传统的房产测绘通常使用全站仪辅助手持激光测距仪进行,速度慢,人力成本高。无人机倾斜摄影是近几年兴起的一种技术方法,基于无人机的倾斜摄影测量技术能够快速获取房屋数据的影像。使用后期建模软件能够构建房屋三维模型并获取房屋纹理特征。利用无人机倾斜摄影测量技术构建测区农村建设用地的三维模型,通过EPS清华三维软件进行三维模型房屋边长数据采集,再以手持激光测距仪实测的房屋图边长进行比较。从结果来看,基本上可以达到不动产1∶500测绘精度要求。     

基于可拓学理论的汉语词义消歧

应用可拓学原理,对歧义词进行可拓分解、可拓置换等可拓变换,为歧义词的各个词义建立相应的可拓集合,利用可拓集合中义原词语从大规模语料中自动获取歧义词的语言信息,建立无指导的词义消歧模型.该方法克服了从无词义标注语料中获取词义消歧知识的难题.实验证明,该方法用于汉语的词义消歧切实可行,平均正确率达到90.16%.     

无人机倾斜摄影测量技术在 三维数字城市建模中的应用

以江西省抚州市的某图书馆为实验研究区域,利用无人机倾斜摄影测量技术按照规划航线获取研究区域航空影像数据,研究无人机倾斜摄影测量技术获取影像数据的特点、影像数据处理的精度、通过关键技术建立三维模型,使用Smart3D Capture软件进行三维模型构建。实验结果显示,无人机倾斜摄影技术可以满足三维数字城市建模的需要。     

基于线结构光和单应性的点云获取方法

为获取被测物表面三维点云数据,基于线结构光和平面单应性,提出了一种不需要相机标定的点云获取方法.首先令线结构光扫描被测物表面,以相机采集变形光条纹图像.然后根据事先在光平面中设置的4个控制点的像素坐标和空间坐标,求解光平面从图像坐标系到世界坐标系的变换矩阵.通过该矩阵将线结构光与被测物的截交线,即光条纹,校正透视失真并变换为被测物的截面图,从而获得光条纹上被测点的三维坐标.为验证方法的有效性,分别以球体、圆柱体和长方体为被测物,对该方法进行点云获取精度测试.实验表明:误差在1 mm以内的点数约占总点数的85%,误差在0.5mm以内的点数约占总点数的60%.相比传统的需要相机标定的线结构光测量方法,该方法原理更简洁,鲁棒性更强,可用于以低成本快速搭建三维点云获取系统.     

正交双目视觉长轴类零件装配端位姿检测方法

为解决非正交双目立体视觉在长轴类零件三维位姿检测中需要多个特征点进行匹配,计算量大以及视野中难以获取整个零件的图像等问题,提出一种基于正交双目立体视觉检测长轴类零件装配端三维位姿方法.采用光轴正交的两个相机同时采集长轴类零件装配端的图像,分别采用亚像素法对所采得的图像进行处理,可以得到被检测长轴类零件装配端在两个相机图像坐标系内的位置和姿态,再依据正交双目立体视觉模型对两组位置信息进行融合得到其三维位姿.实验结果表明:利用两个CMOS相机构成的正交双目立体视觉能够快速、精确检测长轴类零件装配端的三维位姿.该方法只需要一个特征点进行匹配,计算量小、简单易行,适用于通过机器视觉引导工业机器人进行精密长轴类零件的快速装配.     

基于计算机视觉和测量平差理论的相机标定

以计算机视觉中顾及径向和切向畸变的针孔模型为基础,引入测量平差理论,建立了基于计算机视觉和测量平差理论的相机标定数学模型,并以液晶显示屏棋盘格网作为相机标定参照物,以Microsoft Visual Studio为开发平台,利用MFC结合OpenCV编制了相机标定软件Camera Calibration 1.0。通过对数码相机Canon 5D Marx II的标定试验及与近景摄影测量商业软件Lensphoto的对比试验,得出标定参数的精度在±1pixel内,验证了所建相机标定模型的正确性和相机标定软件Camera Calibration 1.0的可靠性,且利用所建相机标定模型实现了对标定参数的精度评定,从而克服了传统计算机视觉中只计算像点坐标重投影误差的单一精度评定方法的局限。最后,将研究成果用于长春市杨家沟采石场边坡结构面信息的勘察实践,获取了采石场边坡大量随机结构面的迹线和产状信息,为基于随机动力学的边坡稳定性评价提供了详实的基础数据。研究成果还可用于以非量测相机作为传感器的其他生产及科研工作。     

光学投影式三维形貌测量技术

技术开发单位北京理工大学技术简介光学投影式三维形貌测量技术是一种非接触、高精度、快速获取被测物体三维形貌的技术。基于该技术开发的测量系统由硬件和软件组成:硬件部分包括小型化条纹投射装置、高分辨率数字CCD相机和控制电路等;软件部分由北京理工大学自行编写,具有仪器控制、图像采集、分析和可视化等功能,并嵌套采用了相位解包裹专用算法。     

CFG桩复合地基在储罐地基处理中沉降分析

结合东营储油罐工程实例,在储罐加水试压期间,通过拓普康电子水准仪实测储罐环墙基础各点沉降,并按照国家规范计算复合地基最终沉降量,从平面倾斜和非平面倾斜两方面进行不均匀沉降控制分析.分析结果显示,采用CFG桩复合地基的储罐,竖向位移沉降量、平面倾斜、非平面倾斜、沉降速率各指标都满足规范要求.     

近地超轻型小数码航空摄影测量系统及其应用分析

对研制的近地超轻型小数码航空摄影测量系统进行介绍并对其在焦作市的应用进行分析.该系统总体由4部分组成：超轻型飞机飞行平台;数码影像获取系统;数据处理软件系统;地面辅助系统.其关键技术包括：系列数码航空摄影测量仪;非量测数码相机的高精度检校技术;稳定平台与航飞相机姿态控制技术;GPS定点曝光和实时补拍技术;虚拟相片制作技术及真彩影像;高精度单点定位在航测中的应用;高精度大比例尺测图;超轻型飞行平台（飞机）的改造及影像数据后处理技术.在焦作市大比例尺测图中的应用表明,本系统航飞适应性强,地面野外工作量少,航测成本低,成图周期短.总之,该国产数码航测系统的研制成功,将给我国测绘工作带来一场新的变革.     

摄影全站仪和PI-3000软件在地形三维建模中的应用

摄影全站仪GPT-7000i是一款创新性全站仪,内置两款数码相机,实现了工程测量与数字近景摄影测量的完美结合．PI-3000是一款先进的三维建模软件,能对地形、文物、建筑物、山坡等对象快速生成高精度可量测的三维数字表面模型．本文叙述了利用摄影全站仪采集坐标数据和控制点影像资料,利用数码相机拍摄立体像对,将数据导入到PI-3000中,从而建立地形三维模型．     

无人机跟踪系统仿真平台的设计与实现

为解决无人机(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)在进行地面目标跟踪实验时,存在验证难度大,成本高等问题,设计和实现了基于视景仿真软件和MATLAB/Simulink的仿真平台.首先,选择汽车作为地面目标,在视景仿真软件中导入UAV和汽车的三维模型,并设置虚拟云台和摄像机.其次,利用UAV、汽车与云台之间的相对运动模拟UAV跟踪过程中场景的变化,基于运动补偿的云台控制算法保证了虚拟摄像机始终指向目标.然后,虚拟摄像机采集目标所在区域的图片,图像跟踪算法跟踪图片中的目标,并利用目标图像模型解算目标在世界坐标系下的位置.最后,根据目标位置,使用参考点制导法生成期望的滚转角指令,引导UAV围绕目标盘旋飞行.视景仿真软件、图像跟踪算法和MATLAB/Simulink之间通过共享内存与UDP进行闭环通信.此外,提出一种实用可靠的标定方法,完成了视景仿真软件中虚拟摄像机内参矩阵的标定.仿真结果表明:该仿真平台能较好地模拟UAV对不同运动状态汽车的跟踪,得到的仿真结果具有较高的工程参考价值.本文的研究成果为目标跟踪实验提供了良好的仿真环境,有效减少实验成本.     

Kinect与二维激光雷达结合的机器人障碍检测

在Kinect相机和二维激光雷达结合的基础上,提出了一种适用于移动机器人、低成本的障碍物三维感知方法。该方法首先通过Kinect相机和二维激光雷达联合标定建立深度图像点与激光雷达测距点的对应关系,然后,融合二者的检测数据得到环境障碍物位置。具体步骤为:1）Kinect相机与二维激光雷达分别从环境中获取深度图像和二维激光数据;2）将深度图像转换成虚拟二维激光数据;3）根据联合标定得到的对应关系融合虚拟激光数据与二维激光雷达数据,得到障碍物的位置。实物测试证明该方法正确有效,可用于移动机器人对环境障碍物的判断。     

基于混合编程的双目视觉三维重建方法

利用Matlab实现相机标定和三维绘图功能,同时利用VC＋＋实现程序界面、图像采集以及立体匹配等功能,提高了开发效率和软件产品质量.     

钻孔摄像测试围岩松动圈的机理与实践

利用全景钻孔数字摄像技术和数字图像处理与分析方法,研制了全景数字钻孔摄像煤矿巷道围岩松动圈测试系统,该系统由硬件和软件2大部分组成,硬件系统包括高压密封摄像定位磁性罗盘以及微型CCD摄像机等,软件系统则包括钻孔图像实时监视与实时处理(如图像无缝拼接、平面图展开、三维钻孔岩芯生成)以及松动圈的分析程序.在松动圈识别关键技术中,提出了用钻孔图像中围岩裂缝的圆形度指标作为判断围岩松动圈标准的新思路.首次将其应用于山东七五煤矿深井围岩松动圈的测试工作,获得了围岩松动圈厚度值在巷道断面不同部位有较大差异的分布规律,并和传统的围岩松动圈超声波测量法比较,误差在3.5%之内,验证了钻孔摄像技术测量松动圈的可靠性,为高应力地下工程围岩松动圈厚度值的测试提供了新的方法.     

增强现实中基于三角标识的三维注册方法

在增强现实系统中实时跟踪三维物体,为了准确地将虚拟物体注册在复杂的真实环境中,提出了一种基于三角形图案标识的视觉三维注册方法.通过边缘检测方法在捕获的视频图像中提取标识的三角形轮廓,获得三角形顶点的数据,并根据这些数据计算出单应性矩阵,推导出摄像机参数,从而实现摄像机标定.利用Camshift算法对检测到的目标进行实时跟踪.实验结果表明,物体能被准确地注册到真实视频图像中的跟踪目标上,通过与ARToolKit软件相比较,该方法在注册效率方面优于ARToolKit软件.     

基于智能相机的混合交通流检测方法

针对目前缺乏混合交通视频智能检测设备的问题,利用CCD传感器与DSP芯片构建了智能相机框架体系和硬件原型系统,采用背景初始化、背景模型与前景获取、物体分割、特征提取、多目标识别分类、摄像机参数标定等视频图像处理技术,构建了混合交通流检测软件方法体系,开发了相应的嵌入式算法系统,实现了混合交通流参数检测。在不同交通状态下的测试结果反映了该系统具有良好的性能,可实现混合交通流参数检测。本方法可为混合交通流智能相机的研发提供借鉴和参考。     

基于柱面反投影算法的三维物体表面纹理重建

从图像中提取纹理用作纹理映射是三维重建的常用方法之一,然而通过相机获取的照片纹理经常存在失真变形．不能直接用于纹理映射,故需要研究失真纹理的校正针对圆柱面物体提出一种柱面反投影算法,将物体在圆柱面上的影像纹理投影到二维视平面上显示,并用线性插值算法对缺损的像素值进行插值校正,然后利用SIFT（Scale Invariant Feature Transform）尺度不变特征点匹配算法对校正后的纹理图像进行特征点提取与匹配,最后采用加权平滑算法实现图像的拼接,从而得到宽视角的纹理图像．实验表明,利用上述方法能够有效地生成三维重建所需的纹理．     

一种改进的摄像机线性标定优化方法

现有的摄像机标定方法没有将高精度和简便性很好的衔接在一起。提出一种新的标定优化方法。首先选择主点位置在图像中心,纵横比为1作为初始条件;接着利用改进的摄像机线性标定方法,得到在同一摄像机坐标系下不同图像上所有标定点的摄像机坐标;最后利用摄像机坐标系下的这些三维点来优化内、外参数。实验结果表明：本文提出的标定方法得到的焦距误差在0.1mm以内,主点位置的最大误差在2pixel左右,测试点的最大误差控制在0.5pixel以内。本文提出的标定方法是一种简单、高精度的标定方法。     

基于CT图像构建髌股关节生物力学模型

采用活体膝关节为标本,应用CT扫描技术获取膝关节的断层数据图像.利用图像处理软件处理骨骼边缘轮廓数据,提取其二维曲线,在CAD软件的辅助下建立了髌股关节三维骨性结构实体模型,并导入ANSYS软件得到其三维有限元模型,为进一步建立膝关节整体模型以及受力分析提供研究平台.