昆明理工大学国土资源工程学院, 云南 昆明 650093
低空无人机(UAV)测量凭借着低成本、 高效率、 高精度的数据采集模式, 可快速获取高空间分辨率的影像数据, 已经成为遥感领域的一种重要技术手段。 其中, 影像匹配技术是UAV影像数据处理的重要步骤, 图像间的匹配直接影响后期三维场景的精度及视觉效果。 针对高原山地的高差起伏变化大地形复杂, 植被覆被率高及地物分布不规则等问题存在, 致使在该区域UAV地形测量处理中因局部噪声造成影像匹配较难。 由于影像获取时受到该区特殊地形的限制, 大场景影像需要借助多幅影像匹配拼接得到。 目前, 基于特征点的影像匹配是一种图像配准技术, 不仅适用于低重叠度影像之间的匹配, 还可以运用到运动恢复图像间的匹配。 为探索特殊地形地貌条件下快速有效的UAV影像匹配技术, 提出一种面向高原山地复杂地形的集成尺度不变特征变换(SIFT)算法与最近邻次近邻距离比(NNDR)、 随机抽样一致算法(RANSAC)模型约束改进的UAV影像匹配方法。 主要技术流程为: 首先, 基于SIFT算法, 进行尺度空间的极值检测, 构建高斯金字塔函数, 通过高斯差分运算来实现特征点定位, 并对所检测到的特征点的邻域位置、 方向、 尺度等进行统计分析, 据此生成适合UAV影像特征的描述符; 其次, 集成“马式距离”和NNDR模型的综合运用, 进行特征点对的第一次约束优化提取及相似度检测, 在此基础上, 利用RANSAC算法, 引入匹配点对的均方根误差值(RMSE)进行第二次约束, 以实现匹配错误点对的剔除, 保证了影像匹配精确优化。 此外, 为了证实所提出优化算法的有效性, 选择了1组高原山地典型地貌UAV影像数据进行匹配试验, 结果表明: 面向高原山地复杂地形进行无人机影像匹配中, 所提出的改进算法不仅可以提取大量的特征点对, 同时还可以提高同名特征点的检测正确率, 并且配准正确率达到了85%, 因此更加适用于高原山地复杂地形的无人机影像匹配处理技术优化。
影像匹配 改进SIFT算法 对比分析 UAV Image registration Improved SIFT algorithm Contrastive analysis UAV 光谱学与光谱分析
2022, 42(5): 1497
淮北师范大学物理与电子信息学院, 安徽 淮北 235000
基于多轴差分吸收光谱技术 (MAX-DOAS) 反演 NO2 柱浓度的方法, 构建了相应的地基 MAX-DOAS 系统, 开展了 NO2 柱浓度变化特征的观测。反演中选取天顶方向的光谱作为参考光谱, 通过非线性最小二乘法反演出 NO2 斜柱浓度 (SCD), 结合不同观测方向的斜柱浓度得到 NO2 差分斜柱浓度 (dSCD), 再利用几何近似法得到大气质量因子 (AMF), 最终获取 NO2 垂直柱浓度 (VCD)。于 2019 年 6 月至 2020 年 5 月在淮北地区开展了为期一年的外场实验, 研究结果表明淮北地区 NO2 VCD的月均值在观测期间内呈现倒“U”型变化, 在 12 月份达到最高值 2.13×1016 molecules·cm-2, 在 8 月份达到最低值 5.23×1015 molecules·cm-2。将 MAX-DOAS 观测结果的日均值与 OMI 卫星 (云系数分别为 0
多轴差分吸收光谱技术 NO2 垂直柱浓度 对比分析 multi-axis differential optical absorption spectro OMI OMI NO2 vertical column density contrastive analysis 大气与环境光学学报
2021, 16(2): 107
淮北师范大学,物理与电子信息学院,安徽 淮北 235000
基于2018年12月8日～12月31日淮北地区多轴差分吸收光谱技术(MAX-DOAS)获得的太阳散射光谱观测数据,反演了该地区NO2对流层柱浓度, 并分析了冬季不同天气下NO2浓度日变化特征。观测结果表明NO2浓度高值出现在12月18日～12月27日期间,日均值最大值6.83×1016 molecules/cm2出现在12月27日,约为日均值最低值的2.9倍。结合风场轨迹模型研究了不同大气条件下的风场,发现在NO2浓度较低时段主要为 偏北风场, NO2浓度高值时段偏南风场增加,表明城区产生的污染向观测区域进行了输送。将MAX-DOAS结果与OMI卫星结果进行了 对比,发现两者具有较好的一致性(R2=0.88)。
多轴差分吸收光谱技术 NO2垂直柱浓度 变化特征 对比分析 multi-axis differential optical absorption spectro NO2 vertical column density variation characteristics contrastive analysis 大气与环境光学学报
2020, 15(3): 217
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
针对空间相机快速反射镜的工作条件和工作要求, 提出了快速反射镜的结构轻量化设计方案。以100 mm口径圆形反射镜为研究对象, 设计了利用加强筋减重的反射镜轻量化结构, 并提出了基于镜面抗弯刚度等效的等效标准圆镜厚度的计算方法; 分别设计了基于镶嵌体结构的背部三点支撑方案和背部中心支撑方案, 有限元对比分析的结果表明, 采用背部中心支撑方案可以避免镜座与反射镜之间因温度变形不协调引起的多个支撑点相互干涉, 镜面面形精度较高, 并且由于结构简单, 其摆动组件的总质量更轻; 为了进一步提高快速反射镜结构的综合性能, 同时以摆动组件的总质量及镜面面形的均方根值为优化目标, 对背部中心支撑方案下快速反射镜的主要结构参数进行了多目标优化, 优化结果显示, 加强筋的高度和镶嵌体的壁厚对结构综合性能的贡献最大; 最终优化方案下快速反射镜的摆动组件总质量仅为95.75 g, 结构的一阶谐振频率为217 Hz, 在-8 ℃温度载荷的作用下, 镜面面形的RMS为7.26 nm, 满足设计要求的同时, 反射镜实现了40.4%的轻量化率。
快速反射镜 轻量化 背部中心支撑 对比分析 有限元仿真 多目标优化 fast steering mirror lightweight rear support in center contrastive analysis finite element simulation multi-objective optimization 红外与激光工程
2019, 48(4): 0418001
