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2.2.2提取物扭曲线段

边缘检测之后,我们需要提取扭曲线段,这是在三维空间中最有可能的直线。因为某些部分可以被打破边缘检测,当两端之间的距离小于一个0.5像素时,我们加入碎段。我们也可以把最低门槛上段长度定为2个像素,理由是较短的片段可以包含比关于失真的有用信息更多的噪音。

2.2.3测量失真错误

为了得到失真参数,计算测量一个扭曲线段的曲率,通过它多少扭曲来分割我们使用的扭曲线段,通过最小二乘逼近以形成一条直线。在一般情况下,直线的方程式接合端点(x1,y2)和(x2,y2),表示为:

为一个线段的任何点(x,y)的,我们使用

作为距离,

从点到直线,然后畸变误差是所有的距离的平方的总和。其结果是,该畸变误差为零,当失真段是一个直线。扭曲段的曲率越大,畸变误差将是较大的。

2.2.4优化方法

我们结合黄金分割搜索方法GSSM)和二次插值法(QIM)(龚和王,2009年)来计算最佳失真参数。 QIM是准确的,但不非常有效的。所以,我们首先得到一个小的GSSM值范围,然后使用QIM获取,满足我们的精度要求。

整个优化过程是:首先,我们使用该范围的金色部分作为初始点,然后执行由GSSM迭代,直到有一点,从获得的函数f(x)值的差相邻的两步骤迭代。然后一个由迭代QIM完成。如果没有太大的区别,那么从两种方法求出的f(x)的值,另一迭代由QIM完成。再次,如果没有求出的f(x)的值相差无几从由QIM相邻两步骤迭代,并且自变量之间的差别非常小,迭代继续进行,直至精度要求得到满足。否则,我们改为GSSM。我们设定精度为1?10?10。

由于参数数据减少,并且包含许多异常值,有一个从所述最优参数进一步移

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动的危险。因为这个原因,我们在K1第一只优化,直到它给出了一个稳定的解决方案。然后,K2加入,并最终全面优化失真参数下进行。

2.3标定实验结果

要验证校准效果,我们进行两个图像校准实验。该原始图像坐标是不可或缺的。 然而,校准后,图像的坐标非整数,且需要估计的整数坐标的新的灰度值。考虑这个问题,我们使用的三次样条插值法灰度级内插。

图像边缘轮廓如图1所示,该两个图像都产生桶形失真。通过Devernay和Faugeras实验结果(1995)的方法示于图2,计算时间是65.6秒和32.9秒,失

?7?77.9415?108.6914?10真参数是K1=和K1=,残余误差分别为24和1.8。该通

过该方法实验结果如图3,计算时间是55.3秒和30.2秒,失真参数K1=6.9464×10-7,K2=4.6261×10-12和K1=7.9267×10-7,K2=6.2357×10-13,残余误差分别为1和0.8。结果看起来很合理,表明Devernay ,Faugeras(1995年)提出的方法是有效的。我们也提高了精度和失真参数的计算效率,因此,我们可以使用校准图像信息做一个更精确的图像调查。

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图1 两个用于校正失真图像图

(a)从我们的CCD照相机;(二)从http://www.21tx.com/

DC/ 2007/11/05 /11645.html(五月,2013访问)

图2通过Devernay和Faugeras(1995年)的原始方法使用参数校准来计算图像

(a):经校准图1(a)中的结果; (b):校准图1(b)中的结果。

图3 通过该方法使用参数校准来计算图像

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(a):经校准图1(a)中的结果; (b):校准图(b)中结果。

3 2D图像间的映射转换和三维空间坐标

3.1透视变换

考虑到校准的图像可以看作地面中央突起,则存在图像与地面之间的透视投影变换的关系。在摄影测量中,常用的数学模型包括直接线性变换(DLT)(Chen等,1994)和空间后方交会的方法(王,2007)。空间后方交会的方法需要较少的控制点,但它具有较高的要求,在实际迭代过程的初始值要有较高的准确度。所以我们使用DLT来计算转换参数。

DLT是一个直接描述关系角度图像和地面之间的解析表达式。它包含11个未知参数(L1-L11),并能提高图像的线性错误。让(U,V)是图像坐标,(X,Y,Z)是相应的三维空间坐标,然后直接线性关系可以表示为:

当给定的n(n≥6)控制点,我们通常通过最小二乘法来计算这些11个参数。传统的方法是:

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