[發明專利]基于無人機航拍序列圖像的樹木三維重建方法

有效

• 申請號: 201310375676.4
• 申請日: 2013-08-26
• 公開（公告）號: CN103426200A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 馮志勇;陸澤萍;徐超;張東萍;王丹丹
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06T7/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李素蘭

技術領域

本專利涉及圖像三維重建技術，特別是涉及基于無人機航拍序列圖像的三維重建方法。

背景技術

無人機航拍是近年來空間數據獲取的重要數據.來源。無人機航拍可以對同一個目標、場景進行多次成像，形成多視角、多位置成像。通過機載高分辨率光學攝像機，無人機航行一次能夠獲得大量圖像序列，這些圖像具有高分辨率、高重疊率，并且可以進行量測。應用序列圖像三維重建的相關理論和技術，對無人機序列成像的處理，可以獲得對地目標的三維模型。

圖像三維重建方法的原理是通過攝像機從不同角度獲取同一目標的兩幅圖像，然后利用立體視覺原理，由計算機重建目標的三維形狀，恢復出其空間模型。而在航拍圖像的三維重建中，由于無人機航拍的抖動、旋轉、移動等都會引起航拍相機的震蕩，從而使得航拍攝像機的成像模型更加復雜。其中，利用現有圖像三維重建方法對樹類物體的三維重建，多數只針對樹木的骨干結構信息進行建模的，而很少考慮樹冠輪廓和內部的紋理細節信息等，往往會導致重建出的樹類物體的三維影像失真。此為本發明亟待解決的技術問題。

發明內容

基于現有技術中存在的問題，本發明提出了一種基于無人機航拍序列圖像的樹木三維重建方法，該完整的三維重建算法，首先通過分水嶺分割方法提取樹冠的特征區域，然后通過計算RGB顏色空間中的區域相關系數來匹配特征區域并提取匹配特征點對，再結合航拍攝像機的成像模型，通過雙目立體視覺原理計算深度信息，最后通過L系統規則構建樹木的三維模型。

本發明提出了一種基于無人機航拍序列圖像的樹木三維重建方法，該方法包括以下步驟：

步驟一、對無人機航拍獲得的兩張相鄰的樹木序列圖像，從中分別截取大小相同同一樹冠圖像一、樹冠圖像二，用grabcut算法去除背景，僅保留樹冠區域；

步驟二、對去除背景的樹冠圖像一，使用分水嶺分割算法做分割，得到明暗區域劃分，計算每個分割區域的形心作為在樹冠圖像一上提取的特征點；

步驟三、計算樹冠圖像一各特征點在RGB顏色空間下的特征區域與樹冠圖像二的特征區域的相關系數

c_ij＝Rc_ij+Gc_ij+Bc_ij

其中，Rc_ij，Gc_ij，Bc_ij表示以R、G、B三個分量分別計算區域相關系數；