基于单位四元数描述的单像空间后方交会算法

王永波，汪云甲，杨化超

中国矿业大学国土环境与灾害监测国家测绘地理信息局重点实验室江苏省资源环境信息工程重点实验室

摘 要：针对基于旋转矩阵描述的单像空间后方交会算法在线性化过程中因舍弃高阶项而导致的对于相似变换参数初值选取要求较高的问题,立足于中心投影的构像方程(共线方程),利用单位四元数实现空间旋转变换的描述与表达,基于矩阵微分的方式实现了共线方程的微分,进而实现其线性化表达;给出了基于单位四元数描述的单向空间后方交会的详细实现思路,并对算法实现过程中所涉及的公式进行了详细推导;最后,通过实验对算法的可行性与有效性进行了论证.实验表明,基于单位四元数描述的单像空间后方交会算法有效地避免了共线方程的线性化所导致的相似变换初值选取问题,降低了其对于迭代初值的选择要求,且基于单位四元数的旋转变换表达方式还具备形式简单,易于编程实现的特点.

关键词：单像后方交会;绝对定向;姿态估计;共线方程;单位四元数;