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多基线普通数码影像近景摄影测量技术研究

陈新玺  
【摘要】:普通数码相机获取的数字影像具有成本低、分辨率高、数据采集简便、影像传输与处理快速等优点,解决了现场快速获取影像的问题,且降低了近景摄影测量作业对设备及技能的要求。近年来,国内外学者对基于普通数码相机的近景目标三维数据获取进行了广泛的应用研究,但研究大多先利用单基线影像进行同名点匹配,再采用自检校光束法或直接线性变换算法来解算目标的空间坐标。该方法存在对控制点的数量及分布要求较高、同名点匹配可靠性较低等缺点。本文研究多基线普通数码影像的数字近景摄影测量技术,具体内容及取得结果如下: (1) 分析了目前普通数码相机量测应用中存在的不足,提出一种基于优选构像畸变改正模型及选择像控点的透视变换未知参数序贯算法,以对普通数码相机进行量测化。主要包括测定普通数码相机的构像畸变改正参数及标定内方位元素。研究表明该方法可利用较少的控制点解算参数,且解算过程中能较好的避免像片方位元素与畸变参数之间的相关性影响,量测化后的普通数码相机的量测精度有了显著提高。 (2) 针对量测化后的数码相机影像还存在一定的畸变残差,及多基线影像的短基线、多重叠的特点,探讨了基于概略核线的相对定向方法,该方法顾及了处理效率和精度的平衡,在选择较少同名点的基础上,能更有效地自动匹配出足够数量的相对定向同名点,保证了普通数码影像对的相对定向精度。 (3) 研究了多基线影像的立体匹配方法及匹配的空间约束方法。该方法可进行多基线影像间的匹配传递及提高影像匹配的可靠性。 (4) 结合普通数码影像,探讨了“单像后交—多片前交”和区域网光束法这两种空间定位算法在不同观测值、不同控制点数及不同摄站数条件下的精度和可靠性。实验证明量测化数码影像的区域网光束法,是最适合普通数码影像的量测处理算法,在控制条件不足的情况下,普通相机量测化后结合光束法更有利于近景摄影测量的解算及应用。 (5) 针对缺少起算基准的近景摄影测量自由网平差,本文提出了将未知数视为观测值,并基于赫尔默特方差估计定权的自由网平差算法。通过总体检验证明了基于赫尔默特方差估计的自由网平差相对于附加条件平差的结果是无偏的,且该平差算法受未知数初值的影响较小,在运算速度大大提高的同时也提高了平差的可靠性。


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