低空图像的广义相对定向技术

论文总字数：38817字

摘 要

随着航空技术、计算机技术、信息技术、遥感等技术的迅猛发展，低空摄影测量以其机动灵活、快速高效、成本低廉等优点，逐渐成为人们对地观测的重要技术手段之一。但是由于低空摄影测量自身的一些特性，使得获取的影像存在着覆盖面积小、像幅数目多、重叠度不规则、旋偏角大等问题。

为了解决传统摄影测量相对定向方法在低空图像处理过程中所存在的上述问题，本文中提出了低空图像的广义相对定向方法，即严密解法，推导出了适用于低空图像相对定向的误差方程式。此方法首先利用模拟法相对定向的原理，求解出五个相对定向元素值，然后作为初始值代入到低空图像广义相对定向误差方程式中进行迭代精化，并在过程中引入相机镜头畸变差系数作为未知数进行相对定向，以保证相对定向元素解算过程精确、高效地进行。最后,实验结果证明了本文的方法在低空图像相对定向解算过程中的精度要比传统摄影测量的相对定向方法解算精度更高，因此对于诸如无人机、飞艇等作为飞行平台的低空摄影测量立体像对相对定向解算具有较强的实用性。

关键词：低空摄影测量，低空立体像对，严密相对定向，镜头畸变差

GENERALIZED RELATIVE ORIENTATION TECHNOLOGY

OF LOW-LEVEL IMAGE

Abstract

With the rapid development of aviation technology, computer technology, information technology, remote sensing technology, low-altitude photogrammetry has become one of the important technical means to people of Earth observation with its flexible, fast and efficient, low cost and other advantages. However, because of the own characteristics of the low altitude photogrammetry, the image obtained maybe small coverage area, large amount, irregular overlap, big rotation angle etc.

To solve the above problems of traditional photogrammetric methods exist of image processing at low altitude. In this paper, low altitude proposed generalized image relative orientation, namely tight solution, suitable for low altitude deduced stereoscopic image error equation for relative orientation. Firstly, this method use the principles of simulation relative orientation, solving the five relative orientation elements of the initial value and then substituted into the low-level image relative orientation error equations iterative refinement, and the introduction of the camera lens distortion aberration coefficient as unknown relative orientation in order to achieve a relatively directional element values accurately and efficiently closely solver. Finally, experimental results show that the rigorous solution of relative orientation can improve the precision of relative orientation compared with the tradition solution, and so for such as unmanned aerial vehicles, and other airships as low-flying platform photography measuring the relative orientation of stereo pairs solver with a strong practical.

Keyword: low altitude photogrammetry, low altitude stereo images, tight relative orientation, Lens distortion aberration

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪 论 1

1.1 引言 1

1.2 研究背景及意义 1

1.3 国内外研究现状及趋势 2

1.3.1 低空图像严密相对定向的研究现状 2

1.3.2 低空摄影测量的发展趋势 3

第二章 传统的相对定向方法 4

2.1 模拟法相对定向 4

2.1.1 上下视差 4

2.1.2 投影器的微小变动引起承影面上投影点的移动规律 4

2.1.3连续像对相对定向方程式 6

2.1.4单独像对相对定向方程式 7

2.2 解析法相对定向 7

2.2.1 解析法相对定向的共面条件 7

2.2.2 连续像对相对定向元素的解求式 8

2.2.3 单独像对相对定向元素的解求式 12

2.2.4相对定向元素解算过程 13

2.3 传统方法相对定向的局限 13

第三章 低空图像的广义相对定向 15

3.1 相对定向点的选择 15

3.1.1点数的选择 15

3.1.2点位的选择 15

3.2 相对定向元素初始值的确定 16

3.3 严密相对定向 18

3.3.1 把镜头畸变差系数作为未知数的相对定向方程 19

第四章 程序设计与成果分析 22

4.1 编程语言的选择 22

4.2 程序设计 22

4.3 程序说明 23

4.4 计算结果分析 25

第五章 总结与展望 27

5.1 总结 27

5.2 展望 27

致 谢 28

主要参考文献 29

附录一：重要代码 30

第一章 绪 论

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