[发明专利]一种面向机载行扫相机的高动态图像拼接方法

说明书

本发明公开了一种面向机载行扫相机的高动态图像拼接方法，属于信号处理领域。首先将线阵相机获取到的行扫图像进行灰度变换，增强行扫图像中感兴趣区域。其次，将行扫图像通过带通滤波器，提取出感兴趣部分。接着，重构行扫图像，原始的行扫图像减去感兴趣部分和信号位移系数的积，得到结果图像。最后，行扫图像拼接，生成一个行数、列数固定的空矩阵，将处理后图像的二维矩阵依次写入该矩阵。直到待拼接图像为最后一幅行扫图像为止，最终得到全景图。本发明提出的方法能够适应场景中光线等因素的变化，可以处理低光照条件下获取到的行扫图像，提高了系统的鲁棒性，并且对行扫图像在完成拼接的同时可以保证接缝对齐。

技术领域

本发明属于信号处理领域，涉及一种面向机载行扫相机的高动态图像拼接方法，利用信号处理与分析的方法，将机载相机获取到的行扫图像进行拼接。

背景技术

机载相机是飞机进行航测的重要设备，其任务就是从空中实时获取高分辨率的目标图像信息，经处理后将信息实时传输给控制中心，完成地面目标图像的采集。

飞机是高动态的，速度可达到205m/s，机载相机拍摄时视野较大，而且要求精度较高。线阵相机分辨率超高，而且图像采集速度快，所以目前飞机多采用线阵相机获取地面图像。随着飞机向前运动，线阵相机逐行扫描地面目标，对整个目标进行均匀检测。获取到的行扫图像直接送入计算机中存储，由于每个时刻得到的都是一行的图像数据，这就需要将一行一行的图像先进行预处理，再合并成一幅完整的图像，之后利用图像获取所需信息，实现从测量到成图的全部过程均以数字化方式实现。

机载相机能正常拍摄的前提条件是相机的视轴相对地理坐标系要保持稳定，即要求载机在相机拍摄的过程中始终保持水平、直线、匀速地飞行，同时还要保持飞行姿态的稳定。但是，空中气流、风向及风速的变化都会引起载机的姿态横滚、俯仰及偏航变化，载机姿态变化直接影响的是行扫图像发生几何畸变、相邻行扫图像之间相对平移，所以直接进行行扫图像拼接的结果并不理想。

发明内容

本发明为解决上述问题，提供一种面向机载行扫相机的高动态图像拼接方法，采用信号处理的方法，利用泰勒级数的展开，实现行扫图像的高效对齐拼接。

本发明的面向机载行扫相机的高动态图像拼接方法，具体步骤如下：

S1、通过飞机上搭载的线阵相机获取行扫图像；设线阵相机的扫描频率为K赫兹，时长为T秒，将扫描得到一个K×T行的行扫图像的视频流；K、T均为正整数；

S2、从视频流的第一帧开始，依次对每帧行扫图像进行灰度变换；

S3、用I(x,t)表示S2处理后的行扫图像在空间x处和在时间t处的强度，I(x,0)＝f(x)表示初始时刻。用δ(t)表示位移函数，即从0到t时刻x处的像素变化，则在t时刻图像强度表示为I(x,t)＝f(x+δ(t))。对一维信号用一阶泰勒级数关于x展开，得到

S4、将S3中I(x,t)表示的行扫图像通过时域带通滤波器，目标是提取出除了f(x)外的所有信号，设提取出的感兴趣部分为B(x,t)。

S5、重构行扫图像，得到重构图像在空间x处和在时间t处的强度表示为I'(x,t)；

I'(x,t)＝I(x,t)-αB(x,t)；其中，因子α是信号位移的系数。

本发明中的因子α是信号位移的系数，通过运算，f(x)在时间t的位移函数由δ(t)变换到(1-α)δ(t)。α的值不是一成不变的，根据处理的行扫图像不同，取值也不同。

S6、行扫图像拼接。生成一个行数为K×T的空矩阵，将S5处理后的图像的二维矩阵写入空矩阵。

S7、将后续输入的第i张行扫图像继续重复步骤S3～S5，循环进行，依次将S5处理后的第i张行扫图像的矩阵写入S6生成的矩阵，直到待拼接图像为第K×T幅行扫图像为止，最终得到K×T幅图像拼接的全景图。