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 基于序列影像的載體跟蹤、三維重建與測量技術

作者:  時間:2018-02-05  

技術參數

(1) 軟件系統支持影像類別包括:航空光學影像、衛星遙感影像、普通數碼影像,主要格式包括tiff、bmp、jpg等格式;

(2) 三維重建精度:觀測距離為3 m至4 m時,三維重建精度優于4 cm ;30 m至40 m觀測時精度優于20 cm;

(3) 純視覺定位的距離與面積量測相對精度優于5%,結合慣導測量數據相對測量精度優于1.2%;

(4) 利用標定板進行鏡頭標定,內參數標定精度優于1個像素;

(5) 特征點提取與跟蹤滿足亞像素精度; 

(6) 基于控制點的幾何精校正的點位精度優于控制點精度的 倍;

(7) 影像中興趣目標的前景-背景自動分割任務,誤分割像素 < 2%。

功能描述

利用數碼相機,在少量控制點或無控制點條件下,在影像序列上提取具有仿射不變性的穩定特征像素點,然后利用基于極線幾何約束的隨機一致性檢驗算法(RANSAC)實現多幀影像之間的特征點精確匹配,利用直接線性變換、自檢校區域網平差算法實現影像位姿估計。以由運動恢復結構(SFM)算法,使用整體光束法平差算法(Bundle adjustment)實現相機或關聯載體的相對定姿定位。通過稀疏特征像素點在序列影像上的連續匹配跟蹤,可以實現影像載體的連續相對定位。結合標定板進行鏡頭的內參數標定,解算出焦距、主點、徑向和切向畸變等參數,進一步為精確的三維幾何測量提供保障。

在大規模場景掃描方面,利用數碼相機連續拍攝,自動連接并獲取像片外方位元素和相機參數,通過基于圖割(Graph cut)優化的密集匹配算法,實現逐像素的影像立體匹配,最終通過多光線前方交會及區域網平差進行攝影參數解算,自動生成目標物或觀測區域的三維坐標點的點云,從而建立高精度的數字幾何模型。

這一技術的攻克不僅能解決影像連續定位問題,其整個軟件運行的自動化程度高,三維測量精度非常接近昂貴的激光掃描儀(LiDAR),具有精度高、工作流程靈活、操作便捷的特點。


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