2011年 第36卷 第7期
2011, 36(7): 757-762.
摘要:
介绍了一种快速的散乱数据点曲面重建算法(切面投影三角网法),该算法不需要已知数据点的几何、拓扑信息以及是否存在边界等先验知识。算法利用邻近点集反映出的局部几何和拓扑信息,基于切平面投影方式计算每个数据点的邻域,从而完成每个数据点的局部拓扑重构。重构中物体表面数据点的降采样或不均匀采样可能会产生伪洞,因此,在重建后进行洞的检测,进而根据洞的大小来区分物体表面上实际存在的洞和重构过程中生成的伪洞,并对伪洞进行填充。利用多组散乱数据点进行重建的结果表明,切面投影三角网法高效、稳定,可以快速、自动地重构出复杂拓扑结构物体的三角网表面模型。
介绍了一种快速的散乱数据点曲面重建算法(切面投影三角网法),该算法不需要已知数据点的几何、拓扑信息以及是否存在边界等先验知识。算法利用邻近点集反映出的局部几何和拓扑信息,基于切平面投影方式计算每个数据点的邻域,从而完成每个数据点的局部拓扑重构。重构中物体表面数据点的降采样或不均匀采样可能会产生伪洞,因此,在重建后进行洞的检测,进而根据洞的大小来区分物体表面上实际存在的洞和重构过程中生成的伪洞,并对伪洞进行填充。利用多组散乱数据点进行重建的结果表明,切面投影三角网法高效、稳定,可以快速、自动地重构出复杂拓扑结构物体的三角网表面模型。
2011, 36(7): 763-766.
摘要:
在分析四分量极化散射理论基础上,提出了一种新的极化SAR数据相干斑滤波算法。该算法首先应用四分量散射模型对原始极化SAR数据进行分解,以获得像素的散射类型和总功率值;然后采用极化特征和空间特征的相似性度量,在滤波窗口内选取中心像素的同质区;最后根据同质区的局部统计特性,应用线性最小均方滤波器进行滤波处理。AIRSAR系统L波段极化SAR数据的实验结果表明,该算法不仅可有效抑制相干斑,而且对极化和边缘等细节信息也有较好的保持。
在分析四分量极化散射理论基础上,提出了一种新的极化SAR数据相干斑滤波算法。该算法首先应用四分量散射模型对原始极化SAR数据进行分解,以获得像素的散射类型和总功率值;然后采用极化特征和空间特征的相似性度量,在滤波窗口内选取中心像素的同质区;最后根据同质区的局部统计特性,应用线性最小均方滤波器进行滤波处理。AIRSAR系统L波段极化SAR数据的实验结果表明,该算法不仅可有效抑制相干斑,而且对极化和边缘等细节信息也有较好的保持。
2011, 36(7): 767-770.
摘要:
提出了一种面向对象的多尺度递进的立体匹配算法,实现了由粗到细的快速立体匹配。首先对参考图进行粗分割获取目标对象,针对目标区域采用边缘线动态规划的方法获取视差,根据精度需求进一步判断该目标是否需要细分以获取更加精细的视差,得到有效的视差图。实验结果表明此方法快速有效。
提出了一种面向对象的多尺度递进的立体匹配算法,实现了由粗到细的快速立体匹配。首先对参考图进行粗分割获取目标对象,针对目标区域采用边缘线动态规划的方法获取视差,根据精度需求进一步判断该目标是否需要细分以获取更加精细的视差,得到有效的视差图。实验结果表明此方法快速有效。
2011, 36(7): 771-775.
摘要:
分析了ADS40影像的几何特性和相机检校模型,设计了一套针对ADS40系统的检校方案,并基于地面检校场的实际数据进行了验证。实验结果表明,通过合理的检校,可以获得ADS40高精度的检校文件,提高摄影测量的精度,并降低对控制点的依赖性。
分析了ADS40影像的几何特性和相机检校模型,设计了一套针对ADS40系统的检校方案,并基于地面检校场的实际数据进行了验证。实验结果表明,通过合理的检校,可以获得ADS40高精度的检校文件,提高摄影测量的精度,并降低对控制点的依赖性。
2011, 36(7): 776-779.
摘要:
讨论了线阵影像空三数据处理中的自动连接点匹配、粗差剔除、方差分量估计、GPS/IMU观测值权值设置、坐标转换等问题,归纳了ADS40空三精度分析方法及相应技术指标。通过实际生产项目对机载线阵影像的空三精度进行了分析,获得了满意的空三精度。
讨论了线阵影像空三数据处理中的自动连接点匹配、粗差剔除、方差分量估计、GPS/IMU观测值权值设置、坐标转换等问题,归纳了ADS40空三精度分析方法及相应技术指标。通过实际生产项目对机载线阵影像的空三精度进行了分析,获得了满意的空三精度。
2011, 36(7): 780-784.
摘要:
提出了结合房屋矢量数据、航空影像和点云数据的拼接型房屋(由平顶房、人字型和四坡型房屋组成)自动三维重建算法。算法重点研究了基于点云数据和影像特征提取的拼接型房屋屋脊线检测,并利用其对拼接型房屋组成的模型进行拆分;对于人字型和四坡型房屋组成模型,结合矢量数据和屋脊线,利用几何约束条件自动寻找房屋组成模型的屋檐线,从而获得拼接型房屋组成模型的完整分割;最后通过点云数据的屋顶平面解算其组成房屋模型的参数,最终实现整个拼接型房屋的三维重建。实验数据证明,该方法能较好地实现拼接型房屋的几何模型自动重建。
提出了结合房屋矢量数据、航空影像和点云数据的拼接型房屋(由平顶房、人字型和四坡型房屋组成)自动三维重建算法。算法重点研究了基于点云数据和影像特征提取的拼接型房屋屋脊线检测,并利用其对拼接型房屋组成的模型进行拆分;对于人字型和四坡型房屋组成模型,结合矢量数据和屋脊线,利用几何约束条件自动寻找房屋组成模型的屋檐线,从而获得拼接型房屋组成模型的完整分割;最后通过点云数据的屋顶平面解算其组成房屋模型的参数,最终实现整个拼接型房屋的三维重建。实验数据证明,该方法能较好地实现拼接型房屋的几何模型自动重建。
2011, 36(7): 785-788.
摘要:
研究了地震勘探回波数据的压缩技术,针对地震信号形态纹理明显的特点,采用形态为主、小波为辅的分析方法取代单一的小波分析来研究地震信号的潜在规律,设计了基于形态变换的新一代地震数据压缩算法。
研究了地震勘探回波数据的压缩技术,针对地震信号形态纹理明显的特点,采用形态为主、小波为辅的分析方法取代单一的小波分析来研究地震信号的潜在规律,设计了基于形态变换的新一代地震数据压缩算法。
2011, 36(7): 789-792.
摘要:
提出了一种无需外部数据的新同震形变偏移量计算流程。以2003年伊朗巴姆里氏6.6级地震为例,利用两景震前无形变数据证明了新方法的精度较传统方法提高了0.224个像素。利用震前震后两景数据计算了方位向同震形变场,与Okada模型模拟得到的方位向同震形变进行了比较。
提出了一种无需外部数据的新同震形变偏移量计算流程。以2003年伊朗巴姆里氏6.6级地震为例,利用两景震前无形变数据证明了新方法的精度较传统方法提高了0.224个像素。利用震前震后两景数据计算了方位向同震形变场,与Okada模型模拟得到的方位向同震形变进行了比较。
2011, 36(7): 793-796.
摘要:
在光学遥感数据的应用过程中,地表太阳辐照度的量化问题对于遥感数据的获取和地表地物特性的反演等工作都是一个非常重要的环节,而地表太阳辐照度的定量计算又依赖于辐射源、目标物和传感器三者之间的几何关系以及目标地物的地表特征。利用山区地表太阳辐照度的计算模型,对不同时间、不同山区地形下的地表太阳辐照度进行了定量模拟,用三维图的方式分析了地表太阳辐照度随时间、地形坡度、坡向的变化规律,为光学遥感中地表太阳辐照度随时空变化的量化关系分析提供了更直观的依据。
在光学遥感数据的应用过程中,地表太阳辐照度的量化问题对于遥感数据的获取和地表地物特性的反演等工作都是一个非常重要的环节,而地表太阳辐照度的定量计算又依赖于辐射源、目标物和传感器三者之间的几何关系以及目标地物的地表特征。利用山区地表太阳辐照度的计算模型,对不同时间、不同山区地形下的地表太阳辐照度进行了定量模拟,用三维图的方式分析了地表太阳辐照度随时间、地形坡度、坡向的变化规律,为光学遥感中地表太阳辐照度随时空变化的量化关系分析提供了更直观的依据。
2011, 36(7): 797-801.
摘要:
介绍了利用星间距离观测值和由预报星历提供的先验信息采用最小二乘配置法进行导航卫星自主定轨的方法、模型及软件;采用自编软件进行了一系列的模拟计算,分别探讨了观测值随机噪声、残余系统误差和先验信息的好坏对自主定轨精度的影响。结果表明,随机噪声对自主定轨精度的影响不明显,而系统误差和先验信息的影响则较为重要,值得关注。
介绍了利用星间距离观测值和由预报星历提供的先验信息采用最小二乘配置法进行导航卫星自主定轨的方法、模型及软件;采用自编软件进行了一系列的模拟计算,分别探讨了观测值随机噪声、残余系统误差和先验信息的好坏对自主定轨精度的影响。结果表明,随机噪声对自主定轨精度的影响不明显,而系统误差和先验信息的影响则较为重要,值得关注。
2011, 36(7): 802-806.
摘要:
基于Bayes统计推断理论,提出了自回归模型中异常值定位的Bayes方法;在正态-Gamma先验分布下,分别基于均值漂移模型和方差膨胀模型,提出了后验概率的计算方法,并运用Bayes方法估计了异常扰动;最后将该方法应用到电离层VTEC数据处理的建模中,比较模型修正前后预报的结果,验证了新方法的有效性。
基于Bayes统计推断理论,提出了自回归模型中异常值定位的Bayes方法;在正态-Gamma先验分布下,分别基于均值漂移模型和方差膨胀模型,提出了后验概率的计算方法,并运用Bayes方法估计了异常扰动;最后将该方法应用到电离层VTEC数据处理的建模中,比较模型修正前后预报的结果,验证了新方法的有效性。
2011, 36(7): 807-810.
摘要:
提出了将电离层改正量作为虚拟观测值,参数估计随机模型顾及电离层改正量先验信息的高精度单频单点定位新方法,并推导出该方法的数学模型。实测数据解算定位结果表明,新方法能够实现中国高、中、低纬区域的无初始化高精度单频单点定位,其平面精度为0.1~0.2 m,高程精度为0.3~0.5 m。
提出了将电离层改正量作为虚拟观测值,参数估计随机模型顾及电离层改正量先验信息的高精度单频单点定位新方法,并推导出该方法的数学模型。实测数据解算定位结果表明,新方法能够实现中国高、中、低纬区域的无初始化高精度单频单点定位,其平面精度为0.1~0.2 m,高程精度为0.3~0.5 m。
2011, 36(7): 811-815.
摘要:
提出了一种多传感器组合导航系统的分步滤波算法。当所有传感器的观测值到来时,首先对该时刻的系统状态进行预测,然后利用常规卡尔曼滤波器和各导航传感器的观测值依次对该时刻的状态向量估计值进行更新,进而得到该时刻状态向量基于全局信息的最优融合估计。最后利用GPS/SST/高度表/SINS多组合导航系统对上述算法进行验证。仿真结果表明,该算法与集中式卡尔曼滤波算法的估计精度相同,但计算量得到降低。
提出了一种多传感器组合导航系统的分步滤波算法。当所有传感器的观测值到来时,首先对该时刻的系统状态进行预测,然后利用常规卡尔曼滤波器和各导航传感器的观测值依次对该时刻的状态向量估计值进行更新,进而得到该时刻状态向量基于全局信息的最优融合估计。最后利用GPS/SST/高度表/SINS多组合导航系统对上述算法进行验证。仿真结果表明,该算法与集中式卡尔曼滤波算法的估计精度相同,但计算量得到降低。
2011, 36(7): 816-819.
摘要:
探讨了附有病态等式约束的反演问题,尝试用降秩处理方法解这类病态约束问题,通过算例验证了此种方法与截断奇异值方法是等价的。然后提出了一种联合平差方法,它不仅能解病态的约束问题,而且能解决主模型秩亏或病态同时约束模型病态的问题,增强了应用性。最后设计了多种方案进行计算和比较,验证了联合平差法的有效性和可行性。
探讨了附有病态等式约束的反演问题,尝试用降秩处理方法解这类病态约束问题,通过算例验证了此种方法与截断奇异值方法是等价的。然后提出了一种联合平差方法,它不仅能解病态的约束问题,而且能解决主模型秩亏或病态同时约束模型病态的问题,增强了应用性。最后设计了多种方案进行计算和比较,验证了联合平差法的有效性和可行性。
2011, 36(7): 820-824.
摘要:
设计了一套实时数据质量控制模块,利用观测值的多种线性组合进行周跳探测及修复,并对观测方程的验后残差进行实时分析,来探测粗差和周跳,从而使实时数据的处理结果更加稳定可靠,并在PANDA单历元实时数据处理模块(SRIF)的基础上,运用实时质量控制模块进行试验。结果表明,此模块更加稳定可靠,适用于GNSS实时数据处理。
设计了一套实时数据质量控制模块,利用观测值的多种线性组合进行周跳探测及修复,并对观测方程的验后残差进行实时分析,来探测粗差和周跳,从而使实时数据的处理结果更加稳定可靠,并在PANDA单历元实时数据处理模块(SRIF)的基础上,运用实时质量控制模块进行试验。结果表明,此模块更加稳定可靠,适用于GNSS实时数据处理。
2011, 36(7): 825-829.
摘要:
利用主成分分析法(PCA)对高频GPS时间序列进行空间滤波,并结合Karhunen-Loeve展开法(KLE)对其结果进行判定,可有效地提取共模误差,提高单历元定位精度。通过对四川GPS连续观测网的计算分析表明,PCA方法可较好地减弱区域共模误差,并能准确地反映共模误差的空间分布,且精度优于传统的堆栈法,这对高频GPS技术的应用和发展具有重要意义。
利用主成分分析法(PCA)对高频GPS时间序列进行空间滤波,并结合Karhunen-Loeve展开法(KLE)对其结果进行判定,可有效地提取共模误差,提高单历元定位精度。通过对四川GPS连续观测网的计算分析表明,PCA方法可较好地减弱区域共模误差,并能准确地反映共模误差的空间分布,且精度优于传统的堆栈法,这对高频GPS技术的应用和发展具有重要意义。
2011, 36(7): 830-834.
摘要:
根据渭河盆地地质构造的特点,建立了二维有限元模型,并基于渭河盆地2001~2007年GPS观测成果,数值模拟获得了渭河盆地现今地壳应力应变场特征,结合区域近期地震活动性特点,探讨了地壳形变特征与地震活动性的关系。结果表明,渭河盆地现今构造应力场仍以NNW-SSE向拉张应力为主;盆地最大剪应变率高值区与盆地现代小地震条带有很好的空间对应关系;泾阳-咸阳-西安-临潼-三原地区属于渭河盆地内地壳薄弱带,易于盆地伸展和地震孕育。
根据渭河盆地地质构造的特点,建立了二维有限元模型,并基于渭河盆地2001~2007年GPS观测成果,数值模拟获得了渭河盆地现今地壳应力应变场特征,结合区域近期地震活动性特点,探讨了地壳形变特征与地震活动性的关系。结果表明,渭河盆地现今构造应力场仍以NNW-SSE向拉张应力为主;盆地最大剪应变率高值区与盆地现代小地震条带有很好的空间对应关系;泾阳-咸阳-西安-临潼-三原地区属于渭河盆地内地壳薄弱带,易于盆地伸展和地震孕育。
2011, 36(7): 835-838.
摘要:
选权拟合法是解决大地测量中的不适定问题的一种方法,是对吉洪诺夫正则化方法的改造。在推导一般正则化解的偏差计算公式并回顾了选权拟合法的基本原理和公式的基础上,推导了选权拟合法解的一个重要性质:只要被约束的部分参数估值无偏,其余的也无偏;该性质说明利用选权拟合进行参数估计的结果是有条件无偏的。这个不同于一般正则化解的重要特性可以用于设计加快GPS短基线快速定位双差模糊度解算策略。恰当利用选权拟合法,用实测数据算例分析了GPS基线分量的先验信息的偏差大小对模糊度解算的影响。
选权拟合法是解决大地测量中的不适定问题的一种方法,是对吉洪诺夫正则化方法的改造。在推导一般正则化解的偏差计算公式并回顾了选权拟合法的基本原理和公式的基础上,推导了选权拟合法解的一个重要性质:只要被约束的部分参数估值无偏,其余的也无偏;该性质说明利用选权拟合进行参数估计的结果是有条件无偏的。这个不同于一般正则化解的重要特性可以用于设计加快GPS短基线快速定位双差模糊度解算策略。恰当利用选权拟合法,用实测数据算例分析了GPS基线分量的先验信息的偏差大小对模糊度解算的影响。
2011, 36(7): 839-842.
摘要:
在相同历元下,忽略速度和转换参数变率的影响,实现了坐标协方差阵的严密框架转换。通过这种方法,能够使局部区域数据不必重新处理就能纳入ITRF框架,方便利用国际上已有的数据成果。实例表明,使用该种方法,转换后的坐标偏差优于0.1 mm,完全能够满足框架之间转换的要求。
在相同历元下,忽略速度和转换参数变率的影响,实现了坐标协方差阵的严密框架转换。通过这种方法,能够使局部区域数据不必重新处理就能纳入ITRF框架,方便利用国际上已有的数据成果。实例表明,使用该种方法,转换后的坐标偏差优于0.1 mm,完全能够满足框架之间转换的要求。
2011, 36(7): 843-846.
摘要:
为实现等面积投影和等角投影间的直接变换,借助计算机代数系统Mathematica,推导出了等面积纬度函数和等量纬度变换的直接解算公式,并将式中系数统一表示为椭球第一偏心率的幂级数形式,可解决不同参考椭球下的变换问题。算例分析表明,本导出公式的计算误差分别小于10 m2和10-4(″),可供实际使用。
为实现等面积投影和等角投影间的直接变换,借助计算机代数系统Mathematica,推导出了等面积纬度函数和等量纬度变换的直接解算公式,并将式中系数统一表示为椭球第一偏心率的幂级数形式,可解决不同参考椭球下的变换问题。算例分析表明,本导出公式的计算误差分别小于10 m2和10-4(″),可供实际使用。
2011, 36(7): 847-852.
摘要:
从空间数据场的角度出发,提出了一种基于场论的层次空间聚类算法(简称HSCBFT)。该算法是通过模拟空间实体间的凝聚力来描述空间实体间的相互作用,进而采取层次凝聚的策略进行聚类。通过实验分析可以发现,层次空间聚类算法具有如下优势:①空间聚类簇中各空间实体很好地满足了空间邻近且专题属性相似的要求;②能发现任意形状的空间簇,且具有良好的抗噪性;③输入参数较少。
从空间数据场的角度出发,提出了一种基于场论的层次空间聚类算法(简称HSCBFT)。该算法是通过模拟空间实体间的凝聚力来描述空间实体间的相互作用,进而采取层次凝聚的策略进行聚类。通过实验分析可以发现,层次空间聚类算法具有如下优势:①空间聚类簇中各空间实体很好地满足了空间邻近且专题属性相似的要求;②能发现任意形状的空间簇,且具有良好的抗噪性;③输入参数较少。
2011, 36(7): 853-856.
摘要:
通过分析线状地物基本单元基本平差准则和方法,细化了变更行为并分析每一种变更类型的数据流向,设计并实现了一种能严格维护基本单元逻辑一致性的平差算法,并在实际应用系统中得到了验证。
通过分析线状地物基本单元基本平差准则和方法,细化了变更行为并分析每一种变更类型的数据流向,设计并实现了一种能严格维护基本单元逻辑一致性的平差算法,并在实际应用系统中得到了验证。
2011, 36(7): 857-861.
摘要:
以大规模的全国地名为数据源,采用人工辅助方式提取地名通名,建立地名通名和地理要素类型之间的映射关系,并通过实例分析了地名通名和地理要素类型的交叉映射现象。
以大规模的全国地名为数据源,采用人工辅助方式提取地名通名,建立地名通名和地理要素类型之间的映射关系,并通过实例分析了地名通名和地理要素类型的交叉映射现象。
2011, 36(7): 862-866.
摘要:
形式化定义了双重聚类的聚类准则及其判定方法,提出了双重聚类的两步法求解思路和自组织双重聚类算法。通过实例验证了该算法的可行性,自组织双重聚类可以发现非空间属性的聚集、延伸等空间分布特征,可以发现任意复杂形状的聚类,并降低了人为影响。
形式化定义了双重聚类的聚类准则及其判定方法,提出了双重聚类的两步法求解思路和自组织双重聚类算法。通过实例验证了该算法的可行性,自组织双重聚类可以发现非空间属性的聚集、延伸等空间分布特征,可以发现任意复杂形状的聚类,并降低了人为影响。
2011, 36(7): 867-870.
摘要:
在地理信息数据库更新的要求下,提出了一种基于单位影响域的道路增量式综合方法,利用旧小比例尺上未发生变化数据,将道路的单位影响范围作为首要选取标准对新增数据进行取舍,减少了地图综合的工作量。采用四叉树分割方法对道路数据进行密度区域划分,不同密度区利用不同的单位影响域阈值进行取舍,保证综合后道路的密度分布与原数据保持一致,并用实验验证了该方法的有效性。
在地理信息数据库更新的要求下,提出了一种基于单位影响域的道路增量式综合方法,利用旧小比例尺上未发生变化数据,将道路的单位影响范围作为首要选取标准对新增数据进行取舍,减少了地图综合的工作量。采用四叉树分割方法对道路数据进行密度区域划分,不同密度区利用不同的单位影响域阈值进行取舍,保证综合后道路的密度分布与原数据保持一致,并用实验验证了该方法的有效性。
2011, 36(7): 871-876.
摘要:
在基于iCAM的HDR图像显示过程中加入亨特效应和史蒂文斯效应的预测模型。针对不同的评价目的(图像偏好性和场景再现准确性评价),通过实验确定了亨特效应和史蒂文斯效应预测模型中调制参数c和m的最佳取值,并将最终得到的两个完整的预测模型用于算法流程中。通过图像偏好性实验和场景再现准确性实验发现,改进后算法在图像偏好性上优于商业软件PhotoShop CS4中的4种算法和改进前的iCAM算法;在场景再现准确性上优于改进前的iCAM算法,并与PhotoShop的算法相当;最后通过离散快速傅立叶变换和降采样技术,提高了算法的计算速度。
在基于iCAM的HDR图像显示过程中加入亨特效应和史蒂文斯效应的预测模型。针对不同的评价目的(图像偏好性和场景再现准确性评价),通过实验确定了亨特效应和史蒂文斯效应预测模型中调制参数c和m的最佳取值,并将最终得到的两个完整的预测模型用于算法流程中。通过图像偏好性实验和场景再现准确性实验发现,改进后算法在图像偏好性上优于商业软件PhotoShop CS4中的4种算法和改进前的iCAM算法;在场景再现准确性上优于改进前的iCAM算法,并与PhotoShop的算法相当;最后通过离散快速傅立叶变换和降采样技术,提高了算法的计算速度。
2011, 36(7): 877-881.
摘要:
将测试图像看成是人脸库的线性组合,并用形变模型表示,优化匹配求解组合系数,根据系数的稀疏性进行分类识别。为了进一步提高算法的鲁棒性,采用了分片加权的策略。在公用的人脸数据库上进行广泛的实验,结果表明,平均识别率达到97%以上,在遮挡30%时其识别率仍达到95%以上。本方法对人脸识别问题非常有效,且可以显著提高对伪装、遮挡变化的鲁棒性和稳定性。
将测试图像看成是人脸库的线性组合,并用形变模型表示,优化匹配求解组合系数,根据系数的稀疏性进行分类识别。为了进一步提高算法的鲁棒性,采用了分片加权的策略。在公用的人脸数据库上进行广泛的实验,结果表明,平均识别率达到97%以上,在遮挡30%时其识别率仍达到95%以上。本方法对人脸识别问题非常有效,且可以显著提高对伪装、遮挡变化的鲁棒性和稳定性。
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