IMU/DGPS辅助车载线阵CCD相机推扫路面图像的几何校正方法研究

IMU/DGPS辅助车载线阵CCD相机推扫路面图像的几何校正方法研究

论文摘要

从上世纪80年代以来,线阵CCD相机在航空、卫星等遥感领域得到了广泛的应用,国内外这些领域的学者对用线阵CCD相机获取图像进行几何校正的方法进行了大量的研究,促使这些领域的图像几何校正技术日臻成熟。而对于用车载线阵CCD相机对地扫描图像的几何校正技术研究尚很少有这方面的报道。本文主要针对车载3D数据采集系统的特点,对用车载线阵CCD相机推扫道路图像的几何校正方法进行研究。车载线阵CCD摄影测量系统和航空、卫星遥感领域的线阵CCD摄影测量系统有许多相似之处,但它们的系统结构和工作原理也有很大的差别,特别在相机的标定和图像的几何校正方面都各有自己的特点。基于这些不同的特点为,本文主要研究内容如下:1)对航空、卫星遥感图像几何校正方法进行了大量研究,然后介绍了本课题组研制的车载3D数据采集系统结构特点,重点描述了IMU/DGPS组合导航系统如何辅助车载线阵CCD相机推扫道路获取路面图像;2)通过对车载线阵CCD相机扫描成像原理的研究,结合车载系统特点建立线阵CCD相机成像的数学模型;3)通过与面阵CCD相机外部参数标定方法的比较,推算出车载线阵CCD相机标定外部参数的方法,特别在两步标定法的基础上,分析了造成误差的原因,提出增加标定线来提高标定精度以及如何从标定图像中提取特征线;4)分析了造成车载线阵CCD推扫道路表面图像几何畸变的各种主要原因,论述了利用IMU/DGPS组合导航系统获取的相机位置和姿态数据对车载线阵CCD推扫图像进行几何校正的详细方法和步骤;5)在VC环境下编程实现仿真算法,仿真结果表明采用文中的方法可以对车载线阵CCD推扫的路面图像进行高质量的几何校正。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 研究背景及研究意义
  • 1.2 图像几何校正研究现状综述
  • 1.3 本论文的主要研究内容
  • 第二章 车载三维数据采集系统介绍
  • 2.1 车载多传感器数据采集系统
  • 2.2 线阵 CCD相机
  • 2.3 IMU/DGPS定位定姿系统
  • 第三章 线阵CCD相机标定
  • 3.1 引言
  • 3.2 CCD相机针孔模型及成像原理
  • 3.2.1 参考坐标系
  • 3.2.2 摄像机的针孔模型
  • 3.2.3 相机的内部参数和外部参数
  • 3.3 相机标定的分类
  • 3.4 线阵CCD相机参数标定
  • 3.4.1 中心投影的线性模型
  • 3.4.2 线阵相机的标定
  • 3.4.3 两步标定法
  • 3.4.4 试验及结果分析
  • 第四章 线阵CCD相机推扫路面图像的几何校正
  • 4.1 车辆移动时线阵CCD的外部元素
  • 4.1.1 导航坐标系和摄影坐标系
  • 4.1.2 摄像坐标系和角度定义
  • 4.1.3 求实际外方位角元素和线元素
  • 4.2 车载线阵 CCD推扫图像畸变原因的分析
  • 4.3 几何校正原理和过程
  • 4.3.1 几何校正的方法和技术路线
  • 4.3.2 由原始图像像素坐标求相应地面点坐标
  • 4.3.3 计算理想状态下各行对应的外方位元素
  • 4.3.4 对地面数据重采样求结果图像
  • 4.4 仿真试验
  • 4.4.1 模拟几何校正
  • 4.4.2 模拟结果分析
  • 第五章 总结与展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 相关论文文献

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