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移动激光雷达的瞬时三维构像方法

测绘学报 2018年第6期47卷 741-747页

作者：张爱武宫辉力 Jiaguo QI 胡少兴肖杨首都师范大学三维空间信息获取与应用教育重点实验室北京100048 密歇根州立大学全球变化和地球观测中心美国密歇根州东兰辛48823 北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191

介绍了基于机器视觉的数字摄影测量智能化新方法:移动激光雷达瞬时三维构像方法。该方法作为移动激光雷达瞬时三维构像理论,解决了无GPS辅助的移动激光雷达自定位与瞬时构像问题,使移动激光雷达灵活应用在室内、室外等多种环境。首先,... 详细信息

介绍了基于机器视觉的数字摄影测量智能化新方法:移动激光雷达瞬时三维构像方法。该方法作为移动激光雷达瞬时三维构像理论,解决了无GPS辅助的移动激光雷达自定位与瞬时构像问题,使移动激光雷达灵活应用在室内、室外等多种环境。首先,分析了瞬时构像方法与传统构像方法的不同,以及现有方法的可移植性;接着,给出了视准轴误差自定标方法、基于平整度的有效特征提取算法和快速优化平差算法,构建出移动激光雷达自定位与瞬时构像的核心技术框架;最后,通过3种不同环境构像试验验证本文方法的有效性和适应性。研究表明,该方法可应用在结构化环境与非结构化环境、室内与室外环境,可水平构像也可垂直构像,且无需后数据处理瞬时构像。

关键词：瞬时三维构像自定位与同步构像快速平差

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线推扫式高光谱相机侧扫成像几何校正

红外与激光工程 2014年第2期43卷 579-585页

作者：王书民张爱武胡少兴孙卫东孟宪刚赵文吉首都师范大学三维信息获取与应用教育部重点实验室北京100048 北京航空航天大学机械及自动化学院北京100083 清华大学电子工程系北京100084

线阵高光谱相机侧扫成像可以有效解决卫星遥感影像无法获取建筑物立面光谱数据等问题。阐述了课题组集成开发的线推扫式高光谱遥感监测系统组成部分及关键技术指标等;根据地面侧扫成像特点,详细推导了适合于线推扫式相机地面侧扫成像几... 详细信息

线阵高光谱相机侧扫成像可以有效解决卫星遥感影像无法获取建筑物立面光谱数据等问题。阐述了课题组集成开发的线推扫式高光谱遥感监测系统组成部分及关键技术指标等;根据地面侧扫成像特点,详细推导了适合于线推扫式相机地面侧扫成像几何校正模型;给出了地理参考影像格网划分和重采样方法,并对数据采集过程可能出现的漏采现象提出解决方案。通过大量地面模拟实验,验证了线阵影像几何畸变校正算法的有效性及鲁棒性,为同类产品的地面应用提供参考。

关键词：线推扫式侧扫成像几何校正

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便携式三维激光扫描系统的研制与开发

便携式三维激光扫描系统的研制与开发

同步定位及地图创建算法在车载移动测绘系统中的应用

中国测绘学会九届四次理事会暨2008年学术年会

作者：许涛胡少兴北京航空航天大学机械工程及自动化学院

三维激光扫描系统以其独特的技术、优良的品质、成功的工程应用,被称为"测量行业的最新里程碑"。但是,国外同类产品的高昂贵价格和极难的数据后处理也限制了它的应用。本文设计了一种便携式无线通讯的中远距离三维激光扫描系统,系统具... 详细信息

三维激光扫描系统以其独特的技术、优良的品质、成功的工程应用,被称为"测量行业的最新里程碑"。但是,国外同类产品的高昂贵价格和极难的数据后处理也限制了它的应用。本文设计了一种便携式无线通讯的中远距离三维激光扫描系统,系统具有三维数据获取和三维数据处理两大功能。文中系统地介绍了硬件组成和软件算法。实验证明,该系统具有体积小、扫描速度快、抗干扰能力强、精度较高、价格相对低廉的优点。

关键词：三维激光扫描仪控制原理数据获取数据处理 Socket通信

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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中国激光 2012年第11期39卷 156-162页

作者：胡少兴陈春朋张爱武北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191 首都师范大学三维信息获取与应用教育部重点实验室北京100037

为了解决车载移动测图中全球卫星定位系统(GPS)失锁及无GPS导致的导航定位问题,提出了一种利用水平布设二维激光扫描仪和里程计结合的快速同步定位及地图创建(SLAM)方法。在详细分析车载移动测图系统定位误差来源的基础上,科学合理地设... 详细信息

为了解决车载移动测图中全球卫星定位系统(GPS)失锁及无GPS导致的导航定位问题,提出了一种利用水平布设二维激光扫描仪和里程计结合的快速同步定位及地图创建(SLAM)方法。在详细分析车载移动测图系统定位误差来源的基础上,科学合理地设置系统的预测参数及重预测参数,并给出了宽间隔预测及状态重预测改进后的卡尔曼滤波算法。在不损失计算精度的前提下,提高了计算速度。利用上述算法在实验室环形走廊中进行了实验,实验结果证明了本算法的有效性。

关键词：测量车载三维信息采集同步定位及地图创建扩展卡尔曼滤波累积定位误差

基于光谱精确采样的高光谱相机转扫成像几何校正

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光谱学与光谱分析 2015年第2期35卷 557-562页

作者：王书民张爱武胡少兴王京萌孟宪刚段乙好孙卫东首都师范大学三维信息获取与应用教育部重点实验室北京100048 中国地震局地震预测研究所北京100036 北京航空航天大学机械及自动化学院北京100083 清华大学电子工程系北京100084

针对转扫式光谱成像系统在数据采集过程中,由于转台转速过快造成校正后的影像存在有数据漏洞,以及获取的原始影像数据存在有严重几何形变,影响影像上地物信息的分类与识别等问题,介绍了转扫式光谱成像系统的组成并给出数据采集一般过程... 详细信息

针对转扫式光谱成像系统在数据采集过程中,由于转台转速过快造成校正后的影像存在有数据漏洞,以及获取的原始影像数据存在有严重几何形变,影响影像上地物信息的分类与识别等问题,介绍了转扫式光谱成像系统的组成并给出数据采集一般过程,根据数据采集时单帧影像的覆盖范围和系统采集影像的速率等信息,在数据采集时对转台速度进行控制;结合影像获取时的起始与终止角度以及传感器距离前视点的距离等信息,详细推导了转扫式光谱成像空间定位模型,并对定位后影像进行格网划分和光谱重采样,给出了影像畸变校正的一般流程;鉴于影像空间定位后相邻帧间影像空间分辨率不一致,同时为保证获取最大的影像分辨率,采用最小空间采样间隔作为坐标定位后影像格网划分单元;考虑到新生成均匀格网与不均匀格网叠加进行光谱取值时,采用直接光谱采样可能造成的光谱混叠失真问题,提出了基于位置分布的光谱精确采样方法,以张家界老司城获取的高光谱影像数据为例进行畸变的校正,校正后影像上地物保持了原有的几何特征,验证了算法的正确性,同时抽取不同地物点的光谱数据进行相关系数计算,结果表明改进的光谱采样算法优于直接光谱采样,为同类产品的地面应用提供参考。

关键词：高光谱相机转扫几何校正老司城遗址

一种利用Fourier-Mellin变换和曲线拟合的遥感图像亚像素配准方法

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小型微型计算机系统 2015年第12期36卷 2763-2768页

作者：李含伦张爱武孟宪刚胡少兴首都师范大学三维信息获取与应用教育部重点实验室北京100048 北京航空航天大学机械工程与自动化学院北京100083

直接使用傅里叶梅林变换计算出的图像间旋转参数的精度不高,以此旋转参数对图像进行纠正后再使用相位相关的扩展方法计算出的图像间的平移参数精度也不高.针对这种情况,提出一种改进的角度检测方法.传统的方法是先对图像进行傅里叶变换... 详细信息

直接使用傅里叶梅林变换计算出的图像间旋转参数的精度不高,以此旋转参数对图像进行纠正后再使用相位相关的扩展方法计算出的图像间的平移参数精度也不高.针对这种情况,提出一种改进的角度检测方法.传统的方法是先对图像进行傅里叶变换,然后进行极坐标变换,再使用相位相关得到相关谱,通过相关谱的峰值位置确定图像间的旋转角度,最后对图像做角度纠正并计算平移参数.而本文对相关谱峰值所在区域进行拟合,使用拟合后的峰值位置替代原来的峰值位置确定图像间的旋转角度.由于拟合后的峰值位置的精度高于拟合前,估计角度的精度会更高,使用此角度做旋转纠正能够提高图像之间的相关性,进而也提高平移参数的精度.实验证明:与Fourier-Mellin变换的通常做法相比,此方法显著提高了配准的精度,平均角度精度提高0.187°,水平方向上平均平移精度提高0.339 pixel,垂直方向上平均平移精度提高0.296 pixel.

关键词：亚像素配准傅里叶梅林变换曲线拟合极坐标变换

基于谱聚类与类间可分性因子的高光谱波段选择

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光谱学与光谱分析 2015年第5期35卷 1357-1364页

作者：秦方普张爱武王书民孟宪刚胡少兴孙卫东首都师范大学三维信息获取与应用教育部重点实验室北京100048 首都师范大学空间信息技术教育部工程研究中心北京100048 中国地震局地震预测研究所北京100036 北京航空航天大学机械及自动化学院北京100083 清华大学电子工程系北京100084

随着遥感技术和成像光谱仪的发展,高光谱遥感图像的分辨率不断提高,其庞大的数据量在提高其遥感探测能力的同时,也给分析和处理带来了很大的困难。高光谱波段选择可以有效减少数据冗余,提高分类识别精度和处理效率。因此如何从多达数百... 详细信息

随着遥感技术和成像光谱仪的发展,高光谱遥感图像的分辨率不断提高,其庞大的数据量在提高其遥感探测能力的同时,也给分析和处理带来了很大的困难。高光谱波段选择可以有效减少数据冗余,提高分类识别精度和处理效率。因此如何从多达数百个波段的高光谱图像中选择出具有较好分类识别能力的波段组合是亟待解决的问题。针对上述问题,采用基于图论的谱聚类算法,将原始高光谱图像中的波段作为待聚类的数据点,利用互信息描述两两波段间的相似度,生成相似度矩阵。再根据图谱划分理论,将相似度矩阵生成的非规范化图拉普拉斯矩阵进行谱分解,得到类间相似度小且类内相似度大的类簇;然后根据地物类型计算各波段的类间可分性因子,将其作为类簇内进一步选择代表性波段的参考指标,达到降维的目的;最后通过支持向量机与最小距离分类方法对波段选择后的图像分类。该方法区别于传统的无监督聚类方法,采用基于图论的谱聚类算法,并根据先验知识计算类间可分性因子来选择波段。通过与自适应波段选择算法和基于自动子空间划分的波段指数算法的对比实验,结果表明:两组实验当聚类数目达到相对最佳时,该波段选择方法支持向量机图像总分类精度达到94.08%和94.24%以上,最小距离分类图像总分类精度达到87.98%和89.09%以上,有效保留了光谱信息,提高了分类精度。

关键词：高光谱谱聚类波段选择类间可分性

一种基于欧拉角序列变换的影像外方位元素解算方法

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测绘通报 2012年第2期 11-13,108页

作者：王书民张爱武胡少兴孟宪刚杨凌波首都师范大学三维信息获取与应用教育部重点实验室北京100048 北京航空航天大学机械工程与自动化学院北京100083

IMU/DGPS组合导航定位可以获取传感器精确姿态位置数据,在低空遥感监测中具有重要应用。但是POS系统并不能直接输出影像的外方位元素,需要经过多次转换才能用于影像校正。针对不同POS系统输出航偏、俯仰、横滚角的轴序的不同,详细推导PO... 详细信息

IMU/DGPS组合导航定位可以获取传感器精确姿态位置数据,在低空遥感监测中具有重要应用。但是POS系统并不能直接输出影像的外方位元素,需要经过多次转换才能用于影像校正。针对不同POS系统输出航偏、俯仰、横滚角的轴序的不同,详细推导POS数据依据欧拉角序列进行余弦变换求解影像外方位元素的一般过程,并对ω-ψ-κ和Yaw-Pitch-Roll欧拉角序列作重要说明,且以NovAtel SPAN-CPT接收机为例证明该方法的正确性。

关键词：欧拉角序列余弦矩阵外方位元素

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平流层飞艇定点气动力计算与仿真分析

计算机仿真 2012年第5期29卷 64-68,166页

作者：吴二兵胡少兴张爱武北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191 首都师范大学三维信息获取与应用教育部重点实验室北京100037

研究飞艇定点动力性能分析,关于平流层飞艇动力特性问题是影响系统稳定的关键。为使飞艇能正常工作,必须对气动特性进行精确地分析。根据平流层飞艇的定点飞行特点,考虑空气粘性因素,建立了平流层飞艇的湍流边界层方程,采用动量积分关... 详细信息

研究飞艇定点动力性能分析,关于平流层飞艇动力特性问题是影响系统稳定的关键。为使飞艇能正常工作,必须对气动特性进行精确地分析。根据平流层飞艇的定点飞行特点,考虑空气粘性因素,建立了平流层飞艇的湍流边界层方程,采用动量积分关系式方法,求解飞艇表面摩擦阻力,利用有限元分析软件ANSYS仿真,分析了飞艇的空气动力特性。仿真结果表明,空气黏性对飞艇运动的影响不可忽略,动量积分法可有效解决飞艇摩擦阻力的计算。

关键词：平流层飞艇驻空气动力边界层动量积分法仿真