可量测实景影像与4D产品集成研究

采用摄影测量与数字近景数字摄影测量相结合的方法,进行地理空间数据的三维建模.对于大范围地理背景,基于摄影测量方法,利用航空影像数据,以4D产品的生产方式,建立DEM与DOM结合的三维景观模型.对于该范围内用户感兴趣的建筑物等人工地物,基于数字近景摄影测量方法,利用非量测数码相机进行影像数据采集,通过相机检校、特征提取、影像匹配等步骤实现可量测真实景物的三维重建.最后将上述大范围的三维背景地理数据与局部可量测实景影像相结合,实现可量测实景影像与4D产品的集成.讨论了该方法的整体流程和技术,实现了实验区大范围三维景观和可量测建筑物的三维重建及其两者的集成.     

静止卫星立体观测云顶高度几何算法研究

由卫星资料反演的云顶高度是天气学、气候学的重要科学资料。以静止气象卫星影像立体像对为数据来源,以云顶高度为研究对象,根据卫星-真云-投影云共线的事实,以及卫星-投影云-真云之间的几何关系,建立云顶高度立体解算模型;并在模型中考虑成像过程中云移动的影响。最终,通过几何关系建立严密云顶高度和云移动速度的线性化联立解算模型,运用最小二乘法解算出云顶高度,为气象预报提供精确、可靠的云参数。     

利用高分辨率航空影像阴影提取城市建筑物高度信息

建筑物三维景观模型的建立是城市三维景观重建的关键,建筑物三维景观模型受建筑物的几何外形特征、高度及纹理等重要因素的影响。该文主要阐述规则建筑物的原理与算法,利用高分辨率航空影像图,结合分割技术、分类技术和优化技术,推算影像上建筑物阴影的长度,进而提取建筑物的高度。建筑物纹理信息通过影像信息或者摄影方式获取,为建筑三维景观图增加真实感和可视性。     

倾斜摄影测量的研究进展

倾斜摄影测量是近年测绘领域出现的一项影响重大的新技术,由于三维建模具有低成本、高保真的优点,因此倾斜摄影测量被广泛应用于测绘、城市规划和应急响应等众多领域.通过对数据预处理、影像匹配、影像定向、密集匹配和表面模型构建5个关键技术的研究进展进行梳理,以期对倾斜摄影测量技术的研究与应用有所助益.     

基于航空倾斜摄影的一体化建模技术探讨

倾斜摄影测量以其独特的视角,获取了更加丰富的地物信息,使得基于倾斜影像的三维实景建模成为可能。本文阐述基于SLAM和倾斜摄影测量的室内外一体化三维实景建模的技术方法和流程,并结合这种新型技术手段制作的三维模型的潜在应用价值进行分析,总结出一套新的三维模型制作、技术应用解决方案。     

真三维数字城管技术应用探讨

由于真三维影像数据精度高、融合性强,数字城管应用系统可以方便地实现二维矢量地图、城市街景和真三维影像数据的无缝结合和切换,利用真三维数据真实、直观、高精度的优势极大地增强用户体验,并帮助用户快速发现和定位城市管理问题,加快问题处置效率.同时,真三维影像数据还可以为部件普查等业务提供第一手测绘成果资料,具有不可估量的实用价值.     

数字化测绘技术在私家园林中的应用研究

【目的】总结私家园林所适用的高效数字化测量方法和结果表达方式,为私家园林的传承研究和遗产保护提供参考。【方法】分析私家园林的特点、测绘内容和任务,对私家园林可运用的主要测量技术和结果表达方式进行比较,并以苏州遂园为例,通过地面三维激光扫描和无人机近景摄影测量技术,分别对测量对象进行地面和空中的扫描及拍摄,然后利用软件Cyclone对地面三维激光扫描所获点云数据进行拼接、去噪、纹理映射和剖切等处理,利用软件Pix4DMapper对无人机近景摄影所获影像进行拼接、点云加密和建模等处理,最后利用多款绘图软件对点云切片进行测绘图的实景化绘制和处理。【结果】提出私家园林适用的测绘方法和结果表达方式的具体类型、效果、特点及其制作方法,获得苏州遂园园内要素的三维点云模型、园林和建筑的平面和剖面等二维线画图、园林上部空间及周围环境的影像图和三维实景模型。【结论】目前私家园林较适用的测量方法主要包括三维激光扫描测量和近景摄影测量,具体测绘方法和表达方式的选择需综合考虑测绘要求和效果、工作效率及成本等因素,但地面三维激光扫描和无人机近景摄影测量的配合使用是一种获得园林空间和要素以进一步研究所需信息的高效测绘方法。     

多源数据融合的城市三维实景建模

随着数字城市以及智慧城市的提出，城市模拟从二维发展到三维，对城市三维实景建模的要求越来越高。由于城市地物密度高、变化快，传统的手工三维建模方法效率低，无法适应快速发展变化的城市环境，因此，往往采用无人机倾斜摄影技术进行快速三维建模，但无人机倾斜摄影方法无法解决城市地物遮挡、树冠遮挡、屋檐遮挡、玻璃透光等问题，造成三维模型局部纹理扭曲、地物拉花、地物空洞等缺陷，在模型精度、质量、应用方面存在诸多问题。为了解决上述问题，以中国科学院大学为研究区，运用无人机倾斜摄影技术与地面激光雷达技术进行融合建模。在实验过程中，外业采用“规则航线自动拍摄为主，兴趣区手动拍摄为辅”的无人机影像获取策略；内业则利用“手动粗配准，ICP算法精配准”的方法将地面雷达点云统一到无人机影像坐标系统中。实验结果表明，多源数据融合的方法既能够保证三维建模的效率，又能够修正无人机单独建模模型的地物扭曲、空洞等问题，提高模型的精度，优化城市三维模型。     

低纬高原雷电过程中FY-2云顶温度和水汽云图定量特征分析

 利用云南省地闪资料、FY-2E云顶亮温资料和水汽云图资料,定量分析2009、2010年低纬高原雷电过程中雷电与云顶温度、水汽云图特征得出：雷电产生在对流云团移动发展一侧的云顶温度梯度大值区,对于在原地发展、中心位置少动的对流云团,雷电产生在云顶温度低值中心附近,雷电产生区域的水汽温度低于-20℃;分析产生雷电频数较高的单站,雷电产生前水汽温度在-40℃左右,云顶温度在0℃附近,雷电产生期间前2~3h云顶温度和水汽温度为递减趋势.根据定量分析对流云团云顶温度和水汽温度的特征,可以确定雷电产生的位置及强度,进一步提高雷电的预警能力,同时根据雷电活动情况,也可以用来判别是否发生其它强对流天气.     

山岭隧道地上地下一体化三维建模方法

针对山岭隧道地上地下一体化三维建模效率低、数据融合难度大的问题,提出一套基于BIM+GIS+倾斜摄影技术的建模方法。以武汉市黄龙山隧道为例,首先,按用途和施工工序对山岭隧道构件进行分类,利用Revit和Dynamo软件,采用参数化建模+自适应拼接的方法构建隧道三维结构模型;其次,通过无人机采用倾斜摄影技术获取地表影像,构建三维实景模型;通过影像匹配和滤波技术处理点云数据,生成数字高程模型(DEM),并结合钻孔数据,采用插值法和约束分区的方法构建三维地质模型;最后,基于MapGIS实现隧道结构模型、地表三维实景模型、三维地质模型的集成。该方法可以优化模型管理方式,减少数据信息的丢失,实现隧道工程信息的集成与共享。     

基于轻量化卷积神经网络模型的云与云阴影检测方法

大多数遥感影像数据不可避免地受到云层的污染导致数据的失效。因此,对云进行检测是非常必要的预处理步骤。随着航天技术的飞速发展,更加轻便的卫星被设计出来,为了在这些算力有限的微小卫星上配备遥感影像预处理模型。设计一种高精度、算力要求低的轻量化云与云阴影检测网络模型具有重要意义。针对上述问题,本研究提出一种基于深度可分离卷积的轻量化卷积神经网络模型（Lightweight M-shaped Network,L-MNet）,L-MNet网络模型是在M-Net（ M-shaped Network）网络模型的基础上引入深度可分离卷积（Depthwise Separable Convolution）,设计一种深度可分离卷积模块（DS-Conv Block）,以减小算法的复杂度及计算量。实验结果表明,本研究所提方法在保证检测精度的前提下,可以有效减小像素级云检测的模型大小及计算量,有助于实现微小卫星在轨云检测的任务。     

图像增强匹配在MISR多角度影像云迹风反演中的研究

遥感影像云层和雪层的立体匹配是云高解算、云迹风反演和云雪分离的重要前提。密集且匹配精确的点集可为后续研究提供更高的精度保障,然而由于云雪层灰度值偏高、细节信息不突出的特点,高密度和高精度的匹配效果难以获得。采用Terra-MISR多角度AN、AF、AA影像,对所选实验区分别进行分段线性和高斯低通滤波两种方法的增强,并对三影像共同匹配,最终两组增强影像获得的匹配密度和精度较原始影像均大幅上升。在此基础上,还提出了增强合并法,并通过云迹风反演的实例证明了该方法可将风产品分辨率提高至825 m左右的初步可行性,实现了对小云团及大云团内部水平风信息的精细化监测。     

基于正态分布变换的多位姿手掌部三维静脉识别

研究基于三维点云匹配的多位姿手部静脉识别.考虑手部静脉点云的特点,结合双目视觉原理,建立了一种结合三维特征阵列和静脉点云的扩展数据库,提出了一种基于三维特征阵列的静脉点云粗配准算法.在双目静脉图像中提取稳定特征并重建为三维特征,根据三维特征匹配结果初步消除静脉点云位姿差异.并采用改进的正态分布变换算法完成静脉点云匹配.实验表明,本文算法能够有效提高多位姿下的静脉点云识别率,即使手部位姿变化范围较大时,系统的识别率仍超过90%.      

云计算联盟式安全模型

云计算是把数据存放或运行在互联网的设备上,必然存在隐私和安全性问题,尤其是政府或企业重要或敏感数据。文章提出一种联盟式的安全模型来减小或消除云计算的安全隐患,并试着用联盟式安全模型解决云计算出现的安全问题,证实安全模型的可行性和提出实现建议。     

基于形态学的散乱点云轮廓特征线提取

采用逆向工程领域切片技术和数学形态学方法提取点云的轮廓特征线.空间散乱点云密度高且无拓扑关系,通过切片分层可将空间点云转换为不同层的平面切片点云.借鉴图像处理方法,将切片点云转换成二值图像,使用形态学运算提取其轮廓像素,将轮廓像素转换为轮廓特征点并采用B样条曲线拟合成轮廓特征线.实验验证该方法可以得到高质量轮廓线,并可以有效地解决"多环"切片难以正确提取轮廓特征的问题.     

飞行对抗场景中云红外图像仿真研究

云背景对各种红外探测系统的探测识别能力有很大影响。为了更好的研究云背景对红外探测系统的影响,需要建立准确、形象、直观的探测器观察到的云背景红外辐射模型,生成相应的云红外图像。利用分形云插值计算方法和高斯一维随机插值算法,建立云的运动模型和光照模型,利用云层浓度跟高度的关系建立云层模型,实现了对云层形象、直观、准确的仿真。研究结果对红外制导武器在有云飞行对抗过程中的抗干扰评估具有一定参考价值。     

GMS卫星红外云图云迹风的反演

GMS静止气象卫星探测所得到的红外云图资料,用计算机图象识别技术来反演云迹风。将整幅云图划分为若干个象素点数为32×32的小块,对每个小块进行目标物的分类运算。应用模式识别中区域聚类法即最近邻简单试探法和K-均值聚类算法来完成高云、中云、低云和地表的区分。云迹风的计算采用红外亮温交叉相关法,在设定的搜索区内通过计算相邻两个时次云图目标区与搜索区的红外亮温交叉相关系数,可以得到一个交叉相关系数匹配面。对匹配面上的主极大峰值和次极大峰值应用匹配面检测和连续性检测选出合适的峰值,进而得到云迹风矢量。云迹风的高度推算用选定目标云的红外亮温加权平均值与该季节气候统计温度垂直分布值相比较,推算出目标云为高云、中云或低云。     

地形图辅助的建筑物地面和机载点云特征配准

机载和地面激光扫描数据配准的实质是坐标转换问题.以建筑物的立面为研究对象,基于地形图的建筑物线性特征,提出建筑物线-面特征约束的地面和机载点云数据配准方法,实现机载和地面点云数据的配准及其向地形图坐标系的转换.采用拟合方法,获取地面与机载点云、地形图的建筑物线性特征参数.依据特征之间的空间关系,建立特征参数与坐标转换模型的关系,分别实现地面与机载点云向地形图坐标系的水平转换.垂直转换则通过建筑物水平屋顶边缘的高程相对配准以及控制点处的高程绝对配准计算.以上海海洋水族馆点云为例进行实验验证,结果表明该方法可以实现地面和机载点云数据配准.     

基于四目系统的复杂表面高精度密集空间点云获取方法

在敦煌莫高窟文化遗产数字化保护中,针对基于立体视觉的方法对目标进行三维重建时,复杂表面缺乏特征点,难以获取高密度和高精度空间三维点云的问题,提出了一种基于投影和四目立体视觉的方法。首先,采用投影仪向目标投射黑白棋盘格,并检测角点;然后通过软件细分,将棋盘格在横向和纵向分别平移9次,将棋盘格角点数扩展81倍;最后,用基于四目立体视觉系统的匹配策略,短基距系统用来立体匹配,长基距系统用来计算空间坐标,获取均匀、高密度和高精度的三维点云。实验结果表明:与传统的Harris算子相比较,所提方法获取的三维点云数据能更准确地描述目标的三维结构,点数在数量级上有提高。精度方面,所获取三维点云空间坐标的绝对误差小于1 cm,相对误差小于10%。     

基于关键点特征匹配的点云配准方法

针对ICP配准算法对点云的初始位置要求高、处理低重叠率的点云配准能力低的问题,提出了一种基于关键点特征匹配的点云配准方法. 设计一种多尺度加权法向投影均值差的关键点提取算法,结合SHOT描述子对关键点进行特征描述,融合几何一致性以及RANSAC算法去除匹配过程中的误匹配点对,优化关键点之间的对应关系,通过奇异值分解计算刚体变换矩阵,完成点云粗配准,使用ICP进行精确配准. 实验表明,本文提出的关键点提取算法能有效提取点云表面特征变化明显的点,使用SHOT特征对关键点进行描述,能够快速、精确地完成点云数据配准,并且对于较低重叠率的点云,也具有较好的配准效果.