车载移动测量系统集成关键技术

目录第1章 绪论 1 1.1 背景与意义 1 1.2 车载移动测量系统支撑技术 2 1.2.1 GNSS/INS组合定位定姿技术 3 1.2.2 激光扫描技术 3 1.2.3 数字图像传感技术 4 1.2.4 全景成像技术 5 1.2.5 多传感器集成与同步技术 6 1.2.6 车载移动测量系统整体标定技术 7 1.2.7 直接地理定位技术 7 1.3 国内外移动测量技术发展现状 7 1.3.1 国外移动测量系统 8 1.3.2 国内移动测量系统 17 1.3.3 基于国产激光扫描的移动测量系统 21 1.4 车载移动测量系统常见模式 24 1.4.1 GNSS/IMU 单相机模式 24 1.4.2 GNSS/IMU 立体相机模式 24 1.4.3 GNSS/IMU 激光扫描模式 24 1.4.4 GNSS/IMU 激光扫描 面阵相机模式 25 1.4.5 GNSS/IMU 全景相机模式 25 1.4.6 GNSS/IMU 激光扫描 全景相机模式 25 1.5 车载移动测量系统发展趋势 25 2.1 车载移动测量系统的体系构架 27 2.2 车载移动测量系统的核心设备 28 2.2.1 组合定位及定姿传感器 28 2.2.2 图像测量传感器 37 2.2.3 激光扫描传感器 41 2.3 车载移动测量系统硬件集成 48 2.3.1 面向城市测绘的全景成像与激光扫描城市测量系统设计 48 2.3.2 面向空间信息采集与发布的车载系统设计 52 2.3.3 基于立体摄影测量的移动测量系统设计 56 2.3.4 多平台激光扫描移动测量系统设计 60 2.4 车载移动测量系统软件集成 66 第2章 车载移动测量系统集成 27 第3章 全景成像相机集成 71 3.1 全景成像技术原理 71 3.1.1 全景成像简介 71 3.1.2 全景成像模型 73 3.2 全景相机集成 76 3.2.1 基于工业彩色数字相机的全景相机 76 3.2.2 基于微单相机的高分辨率全景相机 78 3.3 全景影像的生成 79 3.3.1 全景影像生成流程 79 3.3.2 影像畸变矫正 80 3.3.3 投影变换矩阵求解 80 3.3.4 全景影像拼接方法对比 83 3.3.5 影像融合86 3.4 FLIR公司Ladybug系列全景相机 87 第4章 车载多传感器实时同步数据采集技术 92 4.1 GNSS的时空特性分析 92 4.1.1 时间系统 92 4.1.2 时间精度 97 4.1.3 频率准确度 98 4.2 多种传感器时空特性分析 100 4.3 GNSS同步时钟控制器设计 102 4.4 传感器同步方法 103 4.4.1 传感器的同步控制方式 103 4.4.2 核心传感器的同步控制方式 104 4.5 系统同步控制设计及同步数据采集 111 第5章 车载移动测量系统三维测量技术 113 5.1 车载移动测量中的坐标系统 113 5.2 组合定位定姿 117 5.2.1 组合定位定姿原理 119 5.2.2 车载系统组合定位定姿实验 124 5.3 基于立体影像的三维测量 131 5.3.1 立体像对测量模型 131 5.3.2 绝对测量模型 133 5.4 车载激光扫描技术 135 5.4.1 车载激光扫描仪工作原理 135 5.4.2 车载激光点云重建 137 第6章 多传感器系统整体标定 141 6.1 车载立体测量系统相对标定和绝对标定 141 6.1.1 立体相机相对标定 141 6.1.2 立体相机绝对标定 145 6.2 二维/三维一体化激光扫描仪的绝对标定 148 6.2.1 激光标定三维标定场的建立原则 150 6.2.2 激光扫描仪的标定模型及标定参数解算 150 6.2.3 激光扫描仪的标定实验及结果分析 152 6.3 二维路面激光扫描仪的绝对标定 160 6.3.1 二维路面激光扫描仪的标定原则 162 6.3.2 二维路面激光扫描仪的标定原理及标定参数解算 163 6.3.3 二维路面激光扫描仪的标定实验与结果分析 164 6.4 无控制点车载激光扫描仪标定 165 6.4.1 无地面控制点外标定原理 165 6.4.2 外标定数学模型 167 6.4.3 外标定参数解算 168 6.4.4 标定实验与结果分析 168 6.5 车载全景影像与激光点云联合标定 176 6.5.1 全景相机的内标定 176 6.5.2 激光点云与全景影像的高精度配准 180 第7章 移动测量系统典型应用 186 7.1 车载移动测量系统研究成果 186 7.1.1 硬件系统集成成果 186 7.1.2 软件研发成果 193 7.2 多平台激光雷达系统作业流程 196 7.2.1 多平台激光雷达测量系统概述 196 7.2.2 测量任务规划 197 7.2.3 外业数据采集200 7.2.4 数据预处理 203 7.2.5 数据后处理 206 7.3 车载移动测量系统工程化应用 214 7.3.1 部件级实景三维中国建设 215 7.3.2 城市级全景影像采集及网络发布 217 7.3.3 城市部件采集 219 7.3.4 建筑竣工测量 222 7.3.5 高速公路改扩建测量 224 7.3.6 城市三维建模 227 7.3.7 应急与救灾测绘 229 7.3.8 自动驾驶高精度地图 231 参考文献 236