基于plücker直线的遥感影像相对定向研究

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1、中图分类号：TP391论文编号：102871516－SZ002学科分类号：081105硕士学位论文基于Plücker直线的遥感影像相对定向研究研究生姓名邵飒专业类别工程硕士专业领域电子与通信工程指导教师盛庆红副教授南京航空航天大学研究生院航天学院二О一六年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAstronauticsResearchofRelativeOrientationBasedonPlückerlinesforRemoteSensingImagesAThesisinCommunic

2、ationandInformationSystembyShaoSaAdvisedbyViceProf.ShengQinghongSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2016承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编

3、入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要立体像对的相对定向作为立体摄影测量的基础，其在三维重建技术、数字影像三维可视化研究、高精度定位等方面发挥着至关重要的作用。针对如何实现左右影像相对位姿解算，传统方法为基于同名特征点的欧拉角法。传统方法在相对定向过程中存在一定的局限性，一方面，角元素和基线分量是被分别描述、独立解算的，然而由于摄影时遥感平台的位置和姿态随着时间一起发生变化，旋转与平移之间存在着某种固有的内在联系，即角元素与基线分量具有相互耦合的特点，这种分而治之的方法破

4、坏了运动学问题的完整性；另一方面，在低空摄影测量、建筑摄影测量等领域，影像中存在缺乏明显特征点的情况，给同名点的提取带来了难题，传统相对定向方法难以适用。此外，近年来轻小遥感平台作为航空遥感的有力补充得到了广泛的应用，数字近景摄影测量作为摄影测量发展的崭新领域也越来越受到重视，对大倾角影像的几何处理提出了更高的要求，但欧拉角法对初值的依赖性强，在处理大倾角影像时，常常出现不收敛或解算失败的情况。本文提出以Plücker直线为数学工具进行影像相对定向的全新理论和方法。在深入研究空间直线表达以及其空间拓扑关系数学描述的基础上，建立了基于Plücker直线的相对定向和点线联合的Plücker直线相对

5、定向几何模型。分别将成像光线和特征直线用Plücker坐标表示，利用对偶四元数实现空间直线的螺旋运动，根据成像几何原理，建立直线所满足的空间条件，实现了相对定向角元素与基线分量的一体化解算。实验表明，本文提出的基于Plücker直线的相对定向模型对实际影像数据、模拟影像均能够获得正确、稳定的定向结果，相比于传统的欧拉角法，具有迭代次数少、收敛速度快、对初值依赖性小的特点，不仅提高了解算效率，而且克服了传统方法无法进行大倾角影像相对定向元素求解的缺陷；点线联合的Plücker直线相对定向遥感影像实验，定向结果及各项中误差完全合理，并且该模型具有更强的空间几何约束性，解算效率明显提高，能够适用于同

6、名点信息不足的情况。本文研究成果对影像相对定向研究具有重要参考价值，同时为摄影测量中成像几何模型的构建提供了一种新思路，可望丰富摄影测量理论与方法。关键词：相对定向，对偶矢量，Plücker直线，成像几何模型，欧拉角法，共面条件I基于Plücker直线的遥感影像相对定向研究ABSTRACTAsabasisforstereophotogrammetry,relativeorientationplaysanimportantrolein3Dreconstructiontechniques,3Dvisualizationofdigitalvideo,high-precisionpositioning

7、,andthelike.Forthecoreissueofhowtorealizerelativeorientation,thetraditionalmethodbasedonEuleranglesusingaseriesofwell-definedcorrespondingpointsiscurrentlyusedmoreoften.Therearesomecertainkindoflimita