[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

说明书

本发明属于计算机图像处理与地图测绘领域，具体为一种基于多航带起始航迹约束的图像拼接与定位方法，用以克服多航带拼接时常出现两条甚至多条航带相互交叉、重叠等问题。本发明根据每一条航带起始航迹，使用线性回归，确定的拟合直线，根据拟合直线，矫正该航带之后的拼接图像，减少累积误差，使后续拼接图像与起始拼接图像产生依赖关系，从而避免出现航带交叉或者分叉等现象的出现，同时可以适应更加复杂的飞行航迹，只要单航带为直线即可，从而不仅仅局限于矩形航迹，提高航带间图像拼接质量和全景图定位精度。

技术领域

本发明涉及计算机图像处理与地图测绘领域，具体为一种基于多航带起始航迹约束的图像拼接与定位方法，主要用于提高航带间图像的拼接质量和全景图的定位精度。

背景技术

UAV(Unmanned Aerial Vehicle无人机)具有运行简单、反应迅速、飞行灵活、成本低等特点，已被广泛应用于抗灾救灾、军事侦察、海上检测、环境保护等测绘技术领域。其中大多数需求都直接表现为得到飞行作业区全景图及图中各点的GPS信息。

目前无人机航拍图像拼接方法主要为基于图像特征的拼接方法，该方法对单航带图像的拼接效果比较理想，但多航带拼接时常出现两条甚至多条航带相互交叉，重叠等情况；传统的无人机图像定位方法主要通过一帧图像的中心点GPS，利用地面分辨率与比例尺递推出该帧图像中其他各点的GPS信息，但这种方法计算每帧图像的分辨率、比例尺时会出现误差，而且整体误差会随拼接过程逐渐累加。

如何提高航带间图像的拼接质量和全景图的定位精度是亟需解决的难题。

发明内容

本发明的目的在于针对上述技术问题，提供一种基于多航带起始航迹约束的图像拼接与定位方法，用于提高航带间图像拼接质量和全景图定位精度。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

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，得到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；