[发明专利]基于多航带起始航迹约束的图像拼接与定位方法

权利要求书

1.基于多航带起始航迹约束的图像拼接与定位方法，包括以下步骤：

步骤1.航带图像拼接

步骤1-1.按照以下方法完成航带中前K帧图像的拼接：

步骤1-1-1.图像预处理：对接收到的每帧视频图像进行灰度化；

步骤1-1-2.图像特征提取：每帧图像用SURF算子检测图像特征得到特征点集，并采用BRISK特征描述子对特征点计算生成特征描述向量；

步骤1-1-3.图像特征匹配：对步骤1-1-2中得到的第k-1帧与第k帧图像的特征描述向量进行BF匹配得到初始匹配结果，k＝1,2,3,...K；再通过RANSAC算法将初始匹配结果中剔除异常匹配值，获得最佳匹配点对集；最后，根据最佳匹配点对集，通过最小二乘法计算第k-1帧与第k帧的透视变换单应性矩阵H_k-1；

步骤1-1-4.图像拼接：计算出第k帧相对于第1帧的单应性矩阵：

H_k＝H_k-1*H_k-2*...*H₀；

将第k帧图像的四个角点通过单应性矩阵H_k变换为新坐标更新到全景图对应位置，并将已拼接图像的像素中心点存储至点集P₁；

步骤1-2.第1条航带中K+1帧至最后1帧图像的拼接

由步骤1完成前K帧图像拼接，并根据点集P中元素，拟合得直线L；

针对第k帧图像，k＝K+1,K+2,K+3,...,K₁；K₁为航带的总视频图像帧数；

采用步骤1-1-1至步骤1-1-3相同处理，得到第k帧图像的单应性矩阵H_k-1，根据单应性矩阵H_k-1计算出第k帧图像中心点A(x_a，y_a)；将点A投影至直线L上，得到投影点B(x_b，y_b)；进而得到第k帧图像的偏移矩阵：B_k＝[1,0,x_b-x_a；0,1,y_b-y_a]；

更新H′_k-1＝H_k-1*B_k，进而得到第k帧相对于第1帧的累计单应性矩阵：

H_k＝H′_k-1*H′_k-2*...*H′_K+1*H′_K*H_K-1*...*H₀

将第k帧图像的四个角点通过单应性矩阵H_k变换为新坐标更新到全景图对应位置；

步骤2.第1个悬停处拼接：采用步骤1-1相同处理过程，完成悬停处所有图像拼接；

步骤3.重复步骤1～2，依次完成第2条航带、第2个悬停处、第3条航带、第3个悬停处，直至最后1条航带拼接；完成全景图像的拼接；

步骤4、全景图任意点GPS定位

步骤4-1.将全景图像中所有拼接帧的像素中心点的UTM与像素坐标分别存入UTM点集与像素中心点集，使用透视变换求出UTM点集与像素中心点集的映射函数关系；

步骤4-2.全景图中任意点的像素点坐标根据步骤4-1中映射函数关系计算得到对应UTM坐标，实现定位。

2.按权利要求1所述基于多航带起始航迹约束的图像拼接与定位方法，其特征在于，所述步骤4-1中，若映射函数关系无法求出，则依次等概率的减少点集数量，直至求出为止。