[發(fā)明專利]一種基于航拍姿態(tài)的無人機多幀圖像自適應定位校正方法

有效

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• 申請日: 2017-04-28
• 公開（公告）號: CN107192375B
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發(fā)明（設計）人: 丁文銳;李健昆;李紅光;劉家良
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01C11/02
• 分類號: G01C11/02;G01C11/08;G01C11/12
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實專利事務所 11121
• 代理人: 祗志潔

本發(fā)明提出了一種基于航拍姿態(tài)的無人機多幀圖像自適應定位校正方法，屬于遙感圖像處理技術領域。本發(fā)明的主要步驟為：(1)自適應初始化；針對多幀圖像的不同來源，采取不同的初始化策略，針對不同飛行姿態(tài)選擇不同初始值。(2)根據輸入的圖像幀數確定對應需要的同名點個數。(3)利用光束平差法建立多圖像之間的約束條件建立誤差方程，遍歷各圖像的各個同名點，建立法方程。(4)將改正數加到近似值上作為新的近似值進行迭代，直到改正數小于限值，輸出改正數。本發(fā)明在無人機在線航拍過程中準確實時的對已獲取的具有共同區(qū)域的多幅圖像進行誤差校正，并提高定位結果精準度。

技術領域

本發(fā)明屬于遙感圖像處理技術領域，具體涉及一種基于航拍姿態(tài)的無人機多幀圖像自適應定位校正方法。

背景技術

隨著無人機廣泛應用于探測、監(jiān)視、追蹤等領域，對于無人機航拍圖像對地目標定位技術的精準度的要求也變得更加嚴格。然而，無人機圖像校正及對地目標定位的準確度由于諸多原因難以得到提升，如通過慣性導航系統(tǒng)等方式獲得的無人機姿態(tài)信息，作為無人機定位算法的元數據往往存在一定的誤差，直接影響校正定位的后續(xù)計算的精準度；并且無人機探測范圍廣的工作特點，使得具有較高定位精準度的基于地面控制點信息的定位算法無法廣泛應用。

從具體操作方法上來說，國內外對提高無人機對地目標定位準確度的研究可分為以下幾個方面：

(1)通過對無人機姿態(tài)等測量器件的誤差計算補償的方法，提高無人機對地目標定位的輸入參數的準確性，從而提高定位精準度；

(2)通過增加測量器件，如增加激光測距儀或建立雙目視覺系統(tǒng)等方式，提高數據的可靠性，從而提高定位精準度；

(3)通過增加目標的地理高度，減少因地勢帶來的誤差，目標實際地理高度的獲取可以通過數字高程模型或者三維重建技術；

(4)通過引入地理控制點，利用差分算法進行目標定位的誤差補償；

(5)通過多幀圖像或多機協(xié)同的方法，減小系統(tǒng)誤差帶來的影響，從而提高目標定位精度。

目前被廣泛應用的無人機目標定位的基本方法主要有：使用光束平差法的空中三角定位法，基于運動恢復結構的目標定位方法，以及即時定位與地圖重構方法等。

由于無人機在航拍過程中，大量的航拍圖像之間具有較高的重疊率，而單幀圖像的校正和對地目標定位方法沒有充分利用這些信息。而且，對于相同目標出現(xiàn)在多個單幀圖像中的情況，不同航拍姿態(tài)下得到的航拍圖像定位結果會出現(xiàn)一定區(qū)別，導致無法得到統(tǒng)一且最優(yōu)的結果。

發(fā)明內容

為解決上述問題，針對具有共同區(qū)域的多幀航拍圖像，結合局域網光束平差法，本發(fā)明提出了一種基于航拍姿態(tài)的無人機多幀圖像自適應定位校正方法。

所述的基于航拍姿態(tài)的無人機多幀圖像自適應定位方法，實現(xiàn)步驟包括：

第一步，自適應初始化；包括：

(1.1)判斷航拍圖像來源，若來源于連續(xù)幀間校正，執(zhí)行(1.2)，否則執(zhí)行(1.3)；

(1.2)選擇幀間校正次數較小者，若幀間校正次數較小者存在多幀圖像，則再選擇光軸斜視角較小者的同名點坐標作為初始值；

(1.3)利用航拍位置和目標點近似坐標判斷無人機與目標點的方位；

(1.4)判斷多幀圖像是否是無人機多方位獲取，若是執(zhí)行(1.5)，若不是執(zhí)行(1.6)；

(1.5)求取各個航拍圖像同名點坐標的平均值作為初始值；

(1.6)計算等效光軸斜視角，選取斜視角最小的圖像，計算同名點的坐標作為初始值。

第二步，根據輸入的圖像幀數確定對應需要的同名點個數；