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基于旋转相机的近景大视场中心投影成像方法研究

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1 绪论

1.1 研究背景及意义(Research Background and Significance)

1.2 国内外研究现状及研究问题的提出(Related Work and Further Research Problems)

1.3 研究内容与技术路线(Research Contents and Technical Route)

1.4 论文组织结构(Structure of Thesis)

2 基于旋转相机的大视场影像获取原理

2.1 三种增大影像视场角方法用于近景摄影测量的局限性

2.2 旋转相机摄影测量的基本原理(Fundamental Principle of Rotating Camera Photogrammetr y)

2.3 旋转影像拼接设计(Design of Rotating Image Mosaic)

2.4 本章小结(Brief Conclusion)

3 近景大视场影像生成关键技术研究

3.1 大视场近景影像生成所涉及的关键问题(The Key Points of Close-range Large Field Images Generation)

3.2 旋转影像投影变换(Projection Transformation of Rotating Ima ge )

3.3 相对定向(Relative Orientation)

3.4 影像拼接与拼接误差分析(Image Mosaic and Error Analysis)

3.5 本章小结(Brief Conclusion)

4 试验与分析

4.1 影像采集设备的设计(Design for Image Acquisition System of Rotating Camera)

4.2 参数设置与影像获取(Parameters Setting and Image Acquisition)

4.3 大像幅虚拟影像生成(Generation for Large Format Image)

4.4 本章小结(Brief Conclusion)

5 总结与展望

5.1 全文总结(Conclusions)

5.2 展望(Research Prospects)

参考文献

作者简历

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摘要

随着数码成像、计算机视觉和数字图像处理技术的发展,数字摄影测量技术获得了快速进步。数字摄影测量中数码成像技术的应用虽然带来了一定的便利性,但也带来了数码相机视场角过小的不足,给摄影测量中既要保证影像重叠度又要尽可能增大摄影基线宽度提出了更高要求,同时也造成后续影像处理效率低下。为解决这一矛盾,在航空、航天摄影测量中对于增大视场角的方法已有所研究,但在近景摄影测量中少有研究与应用。为了在近景摄影测量中获取大像幅数字影像,本文对基于旋转相机的满足近景摄影测量需求的大视场影像获取技术的相关理论与方法展开研究。
  本研究主要内容包括:⑴通过分析多相机拼接成像、线阵推扫成像与旋转多基线成像三种增大影像视场角方法的原理和应用现状,总结了这三种摄影方式用于近景摄影测量的局限性,同时分析了旋转相机用于近景摄影测量的可行性。在共线条件方程的基础上,研究旋转相机成像的基本原理,分析影响其成像的因素。⑵研究分析了相机旋转拍摄带来的影像畸变,根据云台初始姿态角建立了旋转影像的投影变换模型,纠正了相机旋转产生的影像变形;根据投影变换后重叠区像点坐标相等原则,通过SIFT匹配获取重叠区的同名点,建立相对定向误差方程,求解旋转角的精确值,实现了影像的精确相对定向,从而进行精确投影变换,拼接生成大像幅虚拟中心投影影像。⑶设计了包括相机、云台、操作面板、控制器四个组成部分的旋转相机影像采集设备,实现了对云台的实时操控与显示。通过两组实验证明了旋转相机摄影测量方法用于获取大像幅虚拟影像的可行性,并从拼接误差方面验证了这种方法能达到精度要求,可有效增大单镜头数码相机的成像幅面。

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