[發明專利]一種用于基于超像素SIFT航拍地圖拼接的方法

有效

• 申請號: 201510069517.0
• 申請日: 2015-02-10
• 公開（公告）號: CN104616247B
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發明（設計）人: 王萍;王港
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06T3/40
• 分類號: G06T3/40;G06T5/50
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所12201
• 代理人: 李麗萍

技術領域

本發明涉及地理遙感以及圖像處理領域，特別涉及一種用于基于超像素SIFT航拍地圖拼接的方法。

背景技術

航拍地圖是由無人機在高空利用高空相機拍攝得到的。由于無人機飛行的高度和相機焦距的限制，單幅航拍地圖很難包含目標的所有內容。因此航拍地圖拼接成為航拍地圖處理的關鍵問題。

圖像拼接技術就是把若干幅有重疊內容的圖像合成一幅大視角寬幅面的圖像，該技術作為合成航拍地圖的工具得到較快發展。圖像拼接的關鍵技術是配準，配準需要根據圖像之間重疊區的一致性求出圖像之間的投影變換。

關于圖像拼接的方法可以分為基于像素的方法和基于特征的方法。當拼接圖像在亮度及對比度等方面出現較明顯差異時，基于像素的方法往往拼接效果欠佳甚至拼接失敗，而基于特征的方法匹配效果相對穩定，運算效率也較高。在基于特征的方法中，SIFT是目前研究最多、應用最廣的一種特征。Brown在2003年ICCV大會上做了如何將無序圖像拼接成為全景圖的報告^[1]，他使用SIFT算法進行圖像拼接，取得了令人矚目的尚佳效果。ZJ Tao、H Huang利用Harris角點檢測提取SIFT特征再進行圖像拼接^[2]，拼接效果在去噪及幾何校正等方面顯現優勢。Bay等人針對基于SIFT的拼接方法計算量大的問題，在SIFT的基礎上引入積分圖像概念，提出了SURF算法^[3]，該算法在一定程度上提高了特征提取的速度。

發明人在實現本發明的過程中，發現現有技術中至少存在以下缺點和不足：

首先，文獻[1]的方法要求待拼接圖像具有較大的視差和光照變化；文獻[2]方法的去噪和幾何矯正能力對低對比度圖像不敏感。文獻^[3]方法的高效率圖像拼接以犧牲拼接準確率為代價。另外，航拍地圖通常具有分辨率高、富含相似結構的特點，前者致使基于SIFT特征的圖像配準耗時較大，后者因為SIFT特征攜帶著局部鄰域信息，使之對局部相似的特征點易發生誤匹配，因此，需要對提取的匹配點做進一步的篩選。這在準確匹配點對的比例較小時，RANSAC算法^[4]的使用會進一步降低拼接效率。

【參考文獻】

[1]Brown M,Lowe D G.Recognising panoramas[C]//ICCV.2003,3:1218.

[2]Tao Z J,Huang H.Fundus images mosaic based on improved harris and SIFT algorithm[J].Computer Engineering and Design,2012,33(9):3507-3511.

[3]Bay H,Tuytelaars T,Van Gool L.Surf:Speeded up robust features[M]//Computer Vision–ECCV 2006.Springer Berlin Heidelberg,2006:404-417.

[4]Fischler M A,Bolles R C.Random sample consensus:a paradigm for model fitting with applications to image analysis and automated cartography[J].Communications of the ACM,1981,24(6):381-395.

發明內容

本發明提供了一種用于基于超像素SIFT航拍地圖拼接的方法，本方法能實現航拍地圖快速、高效拼接，減少計算量，提高準確率。

為了解決上述技術問題，本發明提出的一種用于基于超像素SIFT航拍地圖拼接的方法，包括以下步驟：

步驟一、對航拍地圖進行超像素自適應分割；包括：

1-1、初始化：生成在二維圖像空間均勻隨機分布的K₀個初始種子點p_j,j＝1～K₀，令a⁽⁰⁾＝r⁽⁰⁾＝0,0.5<λ<1,t＝1，其中λ為迭代系數，t為迭代次數；

1-2、計算圖像顏色標準差σ，令j＝1,K＝K₀；

1-3、利用兩點間顏色差和距離求相似度函數s(i,k)，