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数字摄影测量技术在炮兵侦察定位中的应用研究

作　者: 严国龙
导　师: 李勃；何汉明
学　校: 昆明理工大学
专　业: 计算机技术
关键词: 数字摄影测量侦察定位数字高程模型透视变换
分类号: E919
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

数字摄影测量技术是一种应用计算机、数字影像处理、影像匹配、模式识别等多学科的理论与方法来提取所摄对象用数字方式表达的几何与物理信息的技术。炮兵侦察定位主要指炮兵为获取作战行动所需的目标位置参数、时间参数和运动参数等时空信息的情报和资料而进行的侦察。本文重点研究利用数字摄影测量技术对炮兵侦察区域内的数字影像进行处理,实时、准确地获取目标(所摄对象)位置信息的原理与方法,解决炮兵侦察实时定位的问题。论文通过对数字高程模型(DEM)、摄像机定位及平面二维透视图的生成等数字摄影测量技术的灵活应用,提出了基于数字摄影测量技术的摄像机侦察定位方法,给出了具体的实现流程。论文对摄像机侦察定位方法的原理与可行性进行了充分论证,详细介绍了方法的基本原理、总体构想和工作流程,并对实现过程中的一些难点问题进行了分析与解决。最后,应用摄像机侦察定位的理论方法与计算技术,编制了应用软件,实现了炮兵侦察实时定位的功能。对摄像机侦察定位方法的理论研究和应用软件的开发,不仅能提高炮兵战场可视化程度和地理信息数据的采集速度,而且也能提高炮兵火力的反应速度,便于炮兵准确地观察战场态势和判定射击效果,有效地进行战场侦察和射击指挥,减小炮兵侦察人员的伤亡,对提高炮兵的侦察能力和战场生存能力都有着重大的意义,也为未来炮兵装备与信息化武器弹药的研发提供一个有益的参考。

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摘要 3-4Abstract 4-8第一章前言 8-12 1.1 课题来源与选题依据 8 1.1.1 课题来源 8 1.1.2 选题依据 8 1.2 研究的目的与意义 8-9 1.2.1 研究的目的 8-9 1.2.2 研究的意义 9 1.3 国内外研究现状和发展趋势 9-11 1.3.1 国内外研究现状 9-10 1.3.2 发展趋势 10-11 1.4 研究思路 11-12第二章概述 12-16 2.1 数字摄影测量 12-13 2.1.1 数字摄影测量的基本概念 12 2.1.2 计算机辅助测图 12 2.1.3 影像数字化测图 12-13 2.2 炮兵侦察定位 13-16 2.2.1 炮兵侦察定位的基本概念 13-14 2.2.2 炮兵侦察定位的特点 14-16第三章数字摄影测量摄像机定标方法 16-24 3.1 摄像机模型 16-18 3.2 利用最优化算法的摄像机定标方法 18-20 3.3 利用透视变换矩阵的摄像机定标方法 20 3.4 利用"两步法"的摄像机定标方法 20-22 3.5 利用"双平面法"的摄像机定标方法 22-24第四章数字摄影测量摄像机空间后方交会的定位方法 24-34 4.1 距离方程组的建立 25-26 4.2 摄站坐标与影像方位元素的解求 26-27 4.3 摄站到控制点距离的解求 27-34 4.3.1 迭代解 27-29 4.3.2 直接解 29-34第五章数字摄影测量数字高程模型的建立 34-51 5.1 数字高程模型 34-35 5.1.1 数字地面模型(DTM)的定义 34 5.1.2 数字高程模型(DEM)的含义与表示方法 34-35 5.2 数字高程模型的建立 35-47 5.2.1 数字高程模型数据采集 35-38 5.2.2 数字高程模型数据预处理 38-39 5.2.3 数字高程模型内插算法 39-42 5.2.4 数字高程模型内插算法的精度分析 42-45 5.2.5 数字高程模型的存贮管理 45-47 5.3 提高数字高程模型建模质量的几种方法 47-51 5.3.1 利用地形特征信息提高数字高程模型质量 47-48 5.3.2 约束条件下构建不规则三角网 48-49 5.3.3 从不规则三角网到规则格网数字高程模型的光滑内插 49-51第六章基于数字摄影测量技术的摄像机侦察定位及精度分析 51-63 6.1 单摄像机侦察定位及精度分析 51-57 6.1.1 单摄像机侦察定位的基本原理 51 6.1.2 单摄像机侦察定位的实现方法与步骤 51-54 6.1.3 单摄像机侦察定位的精度分析 54-57 6.2 双摄像机侦察定位及精度分析 57-63 6.2.1 双摄像机侦察定位的基本原理 57 6.2.2 双摄像机侦察定位的实现方法与步骤 57-59 6.2.3 双摄像机侦察定位的精度分析 59-63第七章侦察定位软件设计与实例计算 63-87 7.1 软件基本情况 63-64 7.1.1 软件的开发环境与研究思路 63 7.1.2 软件的基本原理与主要特点 63-64 7.1.3 软件的主要功能 64 7.2 软件的总体设计与模块划分 64-70 7.2.1 系统管理模块 66-67 7.2.2 数据采集模块 67-68 7.2.3 侦察定位模块 68-70 7.3 软件流程设计与实现 70-83 7.3.1 系统登陆与用户管理功能的设计与实现 71-74 7.3.2 地形图水平位置与像素距离计算功能的设计与实现 74-76 7.3.3 平面坐标自动获取功能的设计与实现 76-77 7.3.4 离散点与数据点采集功能的设计与实现 77-79 7.3.5 地形图缩放与还原功能的设计与实现 79-80 7.3.6 目标与炸点定位功能的设计与实现 80-81 7.3.7 作战信息记录与视频回放功能的设计与实现 81-83 7.4 软件编码与实例计算 83-87 7.4.1 软件编码 83 7.4.2 实例计算 83-87第八章结论 87-88 8.1 本文的主要工作与结论 87 8.2 有待进一步研究的问题 87-88参考文献 88-90附录:软件编码(部分摘录) 90-96

数字摄影测量技术在炮兵侦察定位中的应用研究

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