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UAV载多面阵数码相机拼接技术的研究

作　者: 周国香
导　师: 卢秀山
学　校: 山东科技大学
专　业: 摄影测量与遥感
关键词: 无人飞艇遥感系统畸变差像片倾角相机间距虚拟影像拼接
分类号: P231
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 144次
引　用: 4次
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内容摘要

由于受航空平台及传感器的限制,传统航空摄影测量在获取小面积、大比例尺数据方面,存在着成本高、性价比差、高程精度达不到规范要求等问题。而无人飞艇低空遥感系统具有低成本、机动灵活等优点,能够低空低速飞行,在小区域内快速获取高质量遥感影像,可以作为国家航空遥感监测体系的重要补充。由于受无人飞艇平台体积、重量等方面的限制,目前无人飞艇遥感系统大多采用带稳定平台的单相机作为遥感设备。由于单个CCD面阵尺寸较小,其影像的地面覆盖范围和基高比都比较小,致使航测内、外业工作量增加,高程精度较低。因此,采用多相机拼接技术,增大像幅尺寸,成为目前摄影测量界研究的热点。本文对组合相机的拼接方案进行了研究,分析了多面阵组合相机拼接需要考虑的各项参数,包括相机间距、相机倾角、影像重叠度、虚拟像幅等。并结合Cannon 5D数码相机的各项参数具体分析了相机间距对拼接误差的影响,相机倾角对图像变形的影响,以及相机倾角与影像重叠度的虚拟像幅之间的关系。结论表明:相机间距越大,导致的拼接误差越大;像片倾斜导致GSD随之变化,并且倾角越大,GSD变化就越明显;相机倾角越大,重叠度越小,虚拟像幅尺寸越大,但虚拟有效像幅的尺寸越小。数码相机属于非量测相机,其内方位元素未知,且镜头存在较大的畸变差,使用之前必须进行精确的检校;组合相机固定好之后,相机之间的“相对外方位元素”也就确定下来,必须将其标定,作为初值参与运算。本文介绍了基于空间后方交会原理的数码相机检校方案,推导了双拼相机检校的数学模型,并对实现了对单个相机和双拼相机的检校。结果表明利用大型室外检校场对数码相机进行检校,可以获得很高的检校精度。本文对多面阵组合相机虚拟影像的拼接技术进行了重点研究,其具体流程可以概括为:首先对各子影像进行畸变差改正,借助组合相机检校获取的“相对外方位元素”初始值对各子影像进行水平纠正,然后对虚拟片重叠区域内的影像进行特征匹配寻找同名点,借助同名点完成子影像间的相对定向,求得精确的拼接参数,最后利用这些拼接参数完成虚拟影像的拼接。本论文最后通过实验验证了利用无人飞艇搭载单相机系统可以完成1:2000的航摄任务,而搭载双拼相机系统可以完成1:1000的航摄任务。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
1 绪论  11-20
  1.1 课题研究背景  11-17
  1.2 课题研究的意义  17-18
  1.3 本文的研究内容及结构  18-20
2 无人飞艇遥感系统及其特点  20-35
  2.1 无人飞艇遥感系统研究的必要性  20-21
  2.2 无人飞艇遥感系统的组成  21-25
  2.3 无人飞艇遥感系统外业数据采集  25-31
  2.4 无人飞艇遥感数据处理系统  31-35
3 多面阵数码相机的设计与检校  35-58
  3.1 数码相机系统简介  35-36
  3.2 多面阵数码相机的设计  36-47
  3.3 多面阵数码相机的检校  47-58
4 多面阵数码相机影像的拼接  58-76
  4.1 影像畸变差改正  58-60
  4.2 影像水平纠正  60-62
  4.3 特征匹配  62-69
  4.4 子影像间相对定向  69-72
  4.5 虚拟影像拼接  72-75
  4.6 虚拟片生成误差分析  75-76
5 实验与分析  76-86
  5.1 山东科技大学实验区概况  76
  5.2 单相机实验  76-82
  5.3 双相机实验  82-86
6 结论与展望  86-88
  6.1 工作总结  86-87
  6.2 前景展望  87-88
致谢  88-89
参考文献  89-92
攻读硕士期间主要成果  92

UAV载多面阵数码相机拼接技术的研究

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