本文關(guān)鍵詞：岸基數(shù)字?jǐn)z影海浪三維觀測(cè)技術(shù)及應(yīng)用研究

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【摘要】：海浪是海洋中重要的物理現(xiàn)象,開展對(duì)海浪的研究具有重要的科學(xué)研究意義和重要的實(shí)際使用價(jià)值。外海觀測(cè)獲取第一手資料,是深入開展海浪理論研究和相關(guān)應(yīng)用研究的基礎(chǔ)。立體攝影海浪測(cè)量技術(shù)是一種利用架設(shè)在岸邊或海上平臺(tái)上的兩臺(tái)或多臺(tái)攝像機(jī)同步采集海面影像,通過影像匹配和透鏡成像原理直接精確測(cè)量海面起伏三維時(shí)空分布,并據(jù)此獲取方向譜的海浪測(cè)量技術(shù)。本文利用兩相機(jī)組成的攝影系統(tǒng)力爭(zhēng)發(fā)展一項(xiàng)可為海浪理論及其相關(guān)應(yīng)用研究服務(wù)的三維海浪測(cè)量技術(shù)。立體攝影測(cè)量系統(tǒng)由三部分組成,分別是攝影測(cè)量系統(tǒng)的標(biāo)定、影像匹配以及得到海面起伏。其中攝影系統(tǒng)的標(biāo)定分兩步完成,首先在室內(nèi)完成相機(jī)固有參數(shù)的標(biāo)定,然后根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采集的影像標(biāo)定其相對(duì)定向參數(shù)。文中采用共面方程和控制點(diǎn)距離方程共同確定相機(jī)固有參數(shù),通過特征點(diǎn)與其共軛點(diǎn)的共面方程確定相對(duì)定向參數(shù)。影像匹配是立體攝影的難點(diǎn)也是本文研究的重點(diǎn),其可靠性、精度和自動(dòng)化水平是立體攝影是否實(shí)現(xiàn)應(yīng)用化的標(biāo)志。本文采用基于核線的金字塔影像匹配方法和最小二乘影像匹配方法,發(fā)展了十字叉粗差識(shí)別、剔除和補(bǔ)齊方法,通過迭代的方式逐步縮小視差,提高匹配可靠性,最終實(shí)現(xiàn)影像匹配的自動(dòng)化。海面起伏的三維重構(gòu)分為空間前方交會(huì)、絕對(duì)定向和海面高程圖的生成三部分。空間前方交會(huì)就是通過共軛像點(diǎn)來確定相應(yīng)的物點(diǎn)。絕對(duì)定向是確定相機(jī)坐標(biāo)系與物方坐標(biāo)系之間的關(guān)系。將得到的所有物點(diǎn)都用物方坐標(biāo)系來表示即可得到海面高程圖。分別通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和外海實(shí)驗(yàn)來對(duì)該方法進(jìn)行檢驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)的目的是檢驗(yàn)立體攝影各環(huán)節(jié)的可靠性和精度,調(diào)試程序。實(shí)驗(yàn)以沙堆模擬海浪,介紹了從開始到表面高程圖生成的整個(gè)過程的處理方法,給出了由攝影測(cè)量得到的檢測(cè)點(diǎn)高程與直尺測(cè)量的檢測(cè)點(diǎn)高程,兩者的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.11cm,差值最大為0.22cm,考慮直尺測(cè)量時(shí)會(huì)帶來0.1cm左右的誤差,表明在測(cè)量距離為3.0mm左右時(shí),立體攝影測(cè)量高程精度在0.2cm之內(nèi)。檢測(cè)線段的立體攝影測(cè)量長(zhǎng)度與直尺測(cè)量長(zhǎng)度對(duì)比,其最大相對(duì)誤差為0.7%。外海實(shí)驗(yàn)基于陸豐13-1石油平臺(tái)進(jìn)行,論文以采集的一組影像序列為例闡述了立體攝影海浪三維觀測(cè)技術(shù)的各個(gè)環(huán)節(jié)的具體算法,其中64對(duì)影像序列的自動(dòng)化處理表明本文實(shí)現(xiàn)了立體攝影海浪測(cè)量技術(shù)的自動(dòng)化,測(cè)量結(jié)果與波浪騎士的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和外海實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該系統(tǒng)的可靠性。
【關(guān)鍵詞】：立體攝影 海浪測(cè)量 影像匹配 海面起伏 頻譜
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：P714.1
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 1 前言12-19
• 1.1 攝影測(cè)量的國(guó)內(nèi)外研究概況和發(fā)展趨勢(shì)12-16
• 1.1.1 模擬攝影測(cè)量12-13
• 1.1.2 解析攝影測(cè)量13-14
• 1.1.3 數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量14-15
• 1.1.4 攝影測(cè)量與遙感學(xué)的發(fā)展展望15-16
• 1.2 攝影測(cè)量在海洋動(dòng)力學(xué)方面的研究概況和發(fā)展趨勢(shì)16-18
• 1.3 研究意義18-19
• 2 基本知識(shí)19-25
• 2.1 坐標(biāo)系及其相互轉(zhuǎn)換19-20
• 2.2 相機(jī)模型20-21
• 2.3 特征點(diǎn)提取方法21-22
• 2.4 影像處理中的插值方法22-23
• 2.5 旋轉(zhuǎn)矩陣23-25
• 3 立體攝影幾何模型標(biāo)定25-51
• 3.1 幾何建模25-26
• 3.2 相機(jī)固有參數(shù)的標(biāo)定26-46
• 3.3 相對(duì)定向參數(shù)的標(biāo)定46-47
• 3.4 初始值的確定47-51
• 4 立體攝影中的影像匹配51-61
• 4.1 基于核線的金字塔影像匹配51-54
• 4.1.1 金字塔影像的形成51-53
• 4.1.2 核線的確定及匹配過程53-54
• 4.2 基于核線的最小二乘影像匹配54-57
• 4.3 匹配測(cè)度的理論和算法57-61
• 5 海面起伏的三維重構(gòu)方法61-68
• 5.1 空間前方交會(huì)61-62
• 5.2 絕對(duì)定向62-65
• 5.3 海面三維重構(gòu)65-66
• 5.4 攝影基線長(zhǎng)度的確定66-68
• 6 立體攝影技術(shù)的室內(nèi)檢驗(yàn)68-88
• 6.1 立體攝影影像序列的采集68-69
• 6.2 相機(jī)標(biāo)定69-76
• 6.2.1 相機(jī)標(biāo)定參數(shù)近似值計(jì)算71-75
• 6.2.2 相機(jī)標(biāo)定參數(shù)精確計(jì)算75-76
• 6.3 影像匹配76-79
• 6.4 表面起伏三維重構(gòu)79-88
• 7 立體攝影海浪測(cè)量技術(shù)的外海檢驗(yàn)88-121
• 7.1 外海觀測(cè)實(shí)驗(yàn)介紹89-90
• 7.2 外海觀測(cè)相機(jī)參數(shù)標(biāo)定90-96
• 7.3 影像匹配96-103
• 7.3.1 影像濾波97-98
• 7.3.2 基于核線的金字塔影像匹配98-103
• 7.4 絕對(duì)定向103-106
• 7.5 海面起伏的三維重構(gòu)106-115
• 7.6 海浪頻譜的計(jì)算115-121
• 8 結(jié)語121-122
• 參考文獻(xiàn)122-125
• 致謝125-126
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷126
• 發(fā)表的學(xué)術(shù)論文126

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王國(guó)明,呂德風(fēng),吳淑清;基于VirtuoZo數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)的正射影像制作[J];測(cè)繪工程;2000年04期

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本文編號(hào)：565611