基于近景摄影测量的单木结构参数提取研究
发布时间：2021-11-21 17:25
单木结构参数反映了森林生长趋势以及健康状况,对森林的经营管理有着重要意义。传统的单木结构参数测量方法费时费力,因此本研究引入近景摄影测量技术,目的是更加方便快捷的提取单木结构参数以及恢复单木结构形态,从而为森林资源调查及树木三维模型构建提供技术支持。本研究首先对相机进行校检,然后采用空间前方交会算法提取单木结构参数,利用SFM算法将单木照片变成点云数据,并对点云数据进行单木结构参数提取,同时对比分析了基于三维地面激光扫描与近景摄影测量两种方式的单木结构参数提取结果,最后基于Visual Studio 2017平台,设计并开发了基于近景摄影测量单木结构参数提取软件,论文研究结果如下:（1）本研究采用仪器为尼康D3400,空间后方交会法解求相机校检元素x0、y0、f、K1、K2、P1、P2的值为 11.94mm、7.74mm、18.30mm、3.54E-04、-5.83E-07、1.33E-07、0;采用张正友相机标定法对相机进行校检,校检元素的值为11.93mm、7.75mm、18.28mm、3.43E-04、-5.93E-07、2.1 1E-07、4.91E-07。（2）通过空间前方交...
【文章来源】：东北林业大学黑龙江省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１相机像点与主距误差示意图??
?２相机标定???产生的误差（ｘ０，抑）称为像主点误差［４５］。因此，目标点投影在相片中的坐标与理论坐??标存在误差（Ａｘ，?Ａｙ），可以列出包含实际像点误差的共线方程，式（２－２）。??０标物Ｉ?Ｖ?＾??镜头中心Ｉ???「?ｙ?ｊ??—…．－一??？一ｆｙ°?实际像主点??＼?１理论像主点??????图２－１相机像点与主距误差示意图??ｘ?ｘｄＡｘ－?ｆ＾－Ｘｓ）?＋?ｂ，｛Ｙ－Ｙｓ）?＋?ｃ，（Ｚ－Ｚｓ）?＿?Ｉ??＇ａ＾Ｘ－Ｘｓ）?＋?ｂ３（Ｙ－Ｙｓ）?＋?ｃ＾Ｚ－Ｚｓ）?Ｚ?（９２）??，ａｉ（Ｘ?－?Ｘｓ）?＋?ｂｉ（Ｙ?－?Ｙｓ）?＋?ｃｉ（Ｚ?－?Ｚｓ）?ｒＹ??ｙ?—?ｖｏ?＋?Ａｙ?＝?—?ｆ?＝?一?／?■＝？??？?ａ３（Ｘ－Ｘｓ）?＋?ｂ３（Ｙ－Ｙｓ）?＋?Ｃ３（Ｚ－Ｚｓ）?Ｚ??此外，相机系统中还存在由镜头引起的像点偏差，主要分为镜头形状引起的径向畸??变以及镜头光心不严格共线引起的偏心畸变［４９］。本研究采用依据相机结构中各因素的影??响而设计的１０参数模型来改正相机镜头引起的偏差。??（１）径向畸变??径向畸变分为两种，枕形畸变和桶形畸变，如图２－２所示。通常广角镜头??（ｆ＜５０ｍｍ）产生的畸变多为枕形畸变，标准镜头（戶５０＿）有枕形畸变，也有桶形畸??变，中长焦镜头（ｆ＞５０ｍｍ）产生的畸变一般为桶形畸变［５（）］。??卜—?一?＿?一?—?■—｝????＼?／??、?＞???；?；？?、??？？?；?／?＼??：?！?｜?！??？?Ｉ?？??／???；?、＇??？
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【参考文献】：
期刊论文
[1]基于立体视觉的目标深度图提取算法研究[J]. 于广瑞,赵丹阳. 测绘与空间地理信息. 2020(04)
[2]双目立体视觉技术的实现及其进展[J]. 吴琼,刘宝龙,王科,王江,卢浩. 中国新通信. 2020(02)
[3]基于不同拼接算法的无人机林区影像拼接效果研究[J]. 徐永胜,杨玉泽,林文树. 森林工程. 2020(01)
[4]数字近景摄影测量在文物考古领域中的应用[J]. 侯刚栋,部晨光. 测绘技术装备. 2019(04)
[5]森林资源保护与生态环境建设对策探析[J]. 景利萍,景俐清. 农业与技术. 2019(20)
[6]林业调查规划设计工作存在的问题及对策[J]. 李翊瑄. 乡村科技. 2019(26)
[7]基于三维激光扫描的单木胸径和树高提取[J]. 徐华东,陈文静,刘华. 森林与环境学报. 2019(05)
[8]无人机倾斜摄影测量技术在三维数字城市建模中的应用[J]. 付博,陈姗,张俊. 湖南工业大学学报. 2019(05)
[9]无人机遥感技术在林业资源调查与病虫害防治中的应用[J]. 李维. 中国农业文摘-农业工程. 2019(05)
[10]基于圆形阵列标定板的张氏相机标定法[J]. 汪首坤,赵金枝,姜明,王浩田,张一丁. 北京理工大学学报. 2019(08)
博士论文
[1]测树因子遥感获取方法研究[D]. 赵芳.北京林业大学 2014
硕士论文
[1]基于改进ORB的图像拼接算法[D]. 董帅.湖南师范大学 2019
[2]基于图像自动识别的大气能见度测量方法研究[D]. 荆霄.西安理工大学 2019
[3]基于改进的SIFT特征的图像匹配算法研究[D]. 章雷.安徽理工大学 2019
[4]无人机倾斜摄影测量三维建模及模型可视化研究[D]. 陈明杰.西安科技大学 2019
[5]近景摄影辅助倾斜摄影的影像匹配及三维建模研究[D]. 项小伟.太原理工大学 2019
[6]基于摄影测量的输电线路三维建模优化技术研究[D]. 饶成成.华北电力大学 2019
[7]融合UAV遥感影像与SFM点云的树木识别及参数提取[D]. 杨礼.河南理工大学 2018
[8]基于无人机影像的真正射影像制作研究[D]. 张学文.中国地质大学(北京) 2016
[9]摄影测量计算机视觉在矿山相似材料模拟实验中的应用研究[D]. 骆希娟.西安科技大学 2015
[10]普通数码相机获取测树信息研究[D]. 曹孟磊.北京林业大学 2013
本文编号：3509925
【文章来源】：东北林业大学黑龙江省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１相机像点与主距误差示意图??
?２相机标定???产生的误差（ｘ０，抑）称为像主点误差［４５］。因此，目标点投影在相片中的坐标与理论坐??标存在误差（Ａｘ，?Ａｙ），可以列出包含实际像点误差的共线方程，式（２－２）。??０标物Ｉ?Ｖ?＾??镜头中心Ｉ???「?ｙ?ｊ??—…．－一??？一ｆｙ°?实际像主点??＼?１理论像主点??????图２－１相机像点与主距误差示意图??ｘ?ｘｄＡｘ－?ｆ＾－Ｘｓ）?＋?ｂ，｛Ｙ－Ｙｓ）?＋?ｃ，（Ｚ－Ｚｓ）?＿?Ｉ??＇ａ＾Ｘ－Ｘｓ）?＋?ｂ３（Ｙ－Ｙｓ）?＋?ｃ＾Ｚ－Ｚｓ）?Ｚ?（９２）??，ａｉ（Ｘ?－?Ｘｓ）?＋?ｂｉ（Ｙ?－?Ｙｓ）?＋?ｃｉ（Ｚ?－?Ｚｓ）?ｒＹ??ｙ?—?ｖｏ?＋?Ａｙ?＝?—?ｆ?＝?一?／?■＝？??？?ａ３（Ｘ－Ｘｓ）?＋?ｂ３（Ｙ－Ｙｓ）?＋?Ｃ３（Ｚ－Ｚｓ）?Ｚ??此外，相机系统中还存在由镜头引起的像点偏差，主要分为镜头形状引起的径向畸??变以及镜头光心不严格共线引起的偏心畸变［４９］。本研究采用依据相机结构中各因素的影??响而设计的１０参数模型来改正相机镜头引起的偏差。??（１）径向畸变??径向畸变分为两种，枕形畸变和桶形畸变，如图２－２所示。通常广角镜头??（ｆ＜５０ｍｍ）产生的畸变多为枕形畸变，标准镜头（戶５０＿）有枕形畸变，也有桶形畸??变，中长焦镜头（ｆ＞５０ｍｍ）产生的畸变一般为桶形畸变［５（）］。??卜—?一?＿?一?—?■—｝????＼?／??、?＞???；?；？?、??？？?；?／?＼??：?！?｜?！??？?Ｉ?？??／???；?、＇??？
（２－３）??将其分解到平面坐标ｘ方向和ｙ方向（式２－４）：??——?一２?一４?一６??Ａｘｒ?＝?Ｋ〇Ｘ?Ｋ＼Ｘ?－＼－ＫｌＸ?＋？？？?ｘ??（２－４）??——?一２?——４?—６??Ａｙｒ?＝?Ｋｏｙ?＋?Ｋｉｙ?＋Ｋｉｙ?＋Ｋ＾ｙ?Ｈ—??其中，ｘ?＝?ｘ－ｘ〇?；少＝少—少〇?；?ｒ２＝ｘ?＋少；Ｋ卜Ｋ２、Ｋ〇、为径向畸变系数。对于普??通数码相机，－般取前两项。??（２）偏心畸变??偏心畸变产生原因主要相机光学中心与几何中心不一致造成的，如图２－３所示。??Ａ?Ｉ］?Ａ?ｆ］＼＼?ｆ］??Ｉ?、＼?〇???丨?Ｉ???－＃?ｐ?????一?＼?＼??Ｕ?Ｉ］?Ｕ?Ｕ??（ａ）理想状态?（ｂ）实际状态??图２－３偏心畸变??偏心畸变表达式为（２－５）：??Ｐ（ｒ）?＝?ｙＪＰｉ２?＋Ｐ２２?－ｒ２?（２－５）??将其分解到平面坐标系ｘ方向和ｙ方向，见式（２－６）：??Ａｘｄ?＝?Ｐ＼（ｒ２?＋２ｘ?）ｉ－２Ｐ２Ｘ＇ｙ?，、??＿２?＿?＿?（２－６）??式中，Ｐｉ、Ｐ２为偏心系数。联立公式（２－３）、（２－４）、（２－５）、（２－６），相机误差表达式可??表不为式（２－７）：??Ａｘ?＝?ｋ＼ｘｒ２?＋?ｋｉｘｒ４?＋?Ｐ＼（ｒ２?＋?２ｘ?）?＋?２Ｐｉｘｙ??Ａｙ?＝?ｋ＼ｙｒ￣?＋?ｋｉｙｒ＾?＋?Ｐｉ｛ｒ２?＋２ｙ?）－＼－?２Ｐ＼ｘｙ?（２－７）??２?一２?一２??ｒ?＝ｘ?－＼－ｙ??－８?－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于立体视觉的目标深度图提取算法研究[J]. 于广瑞,赵丹阳. 测绘与空间地理信息. 2020(04)
[2]双目立体视觉技术的实现及其进展[J]. 吴琼,刘宝龙,王科,王江,卢浩. 中国新通信. 2020(02)
[3]基于不同拼接算法的无人机林区影像拼接效果研究[J]. 徐永胜,杨玉泽,林文树. 森林工程. 2020(01)
[4]数字近景摄影测量在文物考古领域中的应用[J]. 侯刚栋,部晨光. 测绘技术装备. 2019(04)
[5]森林资源保护与生态环境建设对策探析[J]. 景利萍,景俐清. 农业与技术. 2019(20)
[6]林业调查规划设计工作存在的问题及对策[J]. 李翊瑄. 乡村科技. 2019(26)
[7]基于三维激光扫描的单木胸径和树高提取[J]. 徐华东,陈文静,刘华. 森林与环境学报. 2019(05)
[8]无人机倾斜摄影测量技术在三维数字城市建模中的应用[J]. 付博,陈姗,张俊. 湖南工业大学学报. 2019(05)
[9]无人机遥感技术在林业资源调查与病虫害防治中的应用[J]. 李维. 中国农业文摘-农业工程. 2019(05)
[10]基于圆形阵列标定板的张氏相机标定法[J]. 汪首坤,赵金枝,姜明,王浩田,张一丁. 北京理工大学学报. 2019(08)
博士论文
[1]测树因子遥感获取方法研究[D]. 赵芳.北京林业大学 2014
硕士论文
[1]基于改进ORB的图像拼接算法[D]. 董帅.湖南师范大学 2019
[2]基于图像自动识别的大气能见度测量方法研究[D]. 荆霄.西安理工大学 2019
[3]基于改进的SIFT特征的图像匹配算法研究[D]. 章雷.安徽理工大学 2019
[4]无人机倾斜摄影测量三维建模及模型可视化研究[D]. 陈明杰.西安科技大学 2019
[5]近景摄影辅助倾斜摄影的影像匹配及三维建模研究[D]. 项小伟.太原理工大学 2019
[6]基于摄影测量的输电线路三维建模优化技术研究[D]. 饶成成.华北电力大学 2019
[7]融合UAV遥感影像与SFM点云的树木识别及参数提取[D]. 杨礼.河南理工大学 2018
[8]基于无人机影像的真正射影像制作研究[D]. 张学文.中国地质大学(北京) 2016
[9]摄影测量计算机视觉在矿山相似材料模拟实验中的应用研究[D]. 骆希娟.西安科技大学 2015
[10]普通数码相机获取测树信息研究[D]. 曹孟磊.北京林业大学 2013
本文编号：3509925
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