[發明專利]基于幀間連續性的無人機多幀圖像目標定位校正方法

有效

• 申請號: 201710291229.9
• 申請日: 2017-04-28
• 公開（公告）號: CN107192376B
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發明（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;G01C11/04
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 祗志潔

本發明提供了一種基于幀間連續性的無人機多幀圖像目標定位校正方法，屬于遙感圖像處理技術領域。本發明針對滿足幀間重疊率要求的連續幀航拍圖像，充分利用無人機提供的遙測參數，計算相鄰幀圖像的重疊率，當重疊率大于設定的最低門限值時，根據共同點在連續幀圖像中對應的兩條同名光線滿足共面條件建立約束條件，將相對—絕對定位法與無人機遙測信息進行結合，實現對姿態信息誤差的補償。本發明將具有地面控制點的首幅圖像的精準度維持到具有重疊區域的后續圖像，使得后續不包含地面控制點的圖像依然能夠擁有較高的定位精準度，通過粗校正減少迭代次數，整合幾何模型的確定與地理位置的計算減少計算量，實現了數據計算的實時性。

技術領域

本發明屬于遙感圖像處理技術領域，具體涉及一種基于幀間連續性的無人機多幀圖像目標定位校正方法。

背景技術

隨著電子信息技術的不斷發展，無人機在軍用和民用等領域逐漸得到了廣泛的應用。其中，重要一項就是利用無人機對地進行目標定位。然而，在多數情況下，由于一些客觀方面的限值，比如安裝誤差、測量單元精度較低等原因，無人機的各個姿態信息往往含有一定的誤差，導致目標定位精度不高，加之無人機的拍攝姿態的自由性，往往使得得到的航拍圖像有一定的畸變。這不僅影響到直觀上對探測區域的認知，也對后續相關圖像處理等方面的操作造成了極大的影響。此外，無人機對地目標定位技術則是聯系圖像與實際空間位置的手段，無人機的許多飛行任務，如跟蹤、監視等都是建立在無人機對地目標定位的基礎上的。無人機對地目標定位精度直接限制了無人機的偵查、探測等一系列工作的精準度。因此，很有必要對如何提高無人機對地目標定位精準度展開研究。

現有的無人機對地目標定位方法主要都是基于成像原理的定位模型。基于成像原理的定位模型，利用針孔成像原理，通過多個旋轉矩陣建立圖像像素坐標與大地坐標之間關系，從而實現目標定位。參考文件1[何喬,趙泳,張保明,等.基于廣義點的相對定向和絕對定向[J].海洋測繪,2006,26(4)]公開了一種基本的目標定位方法，該方法據共面條件利用解析法相對定向和絕對定向兩步得到目標的空間位置信息。其中建立被攝物體的近似幾何模型的過程被稱為相對定向。將模型坐標轉換為地面坐標，該過程稱為絕對定向。然而，由于受到無人機位姿信息等輸入數據的精準度限制，目標定位精準度較低。而且，如圖1所示，對于無人機航拍過程中相鄰幀具有重疊性的特點，以上方法沒有很好的利用這一特性。

為了提高對地目標定位精準度，可以對目標定位過程中的誤差進行分析并建立誤差的預測補償模型，從而對誤差進行補償，達到提高對地目標定位準確度的目的。另一方面，可利用無人機航拍圖像高重疊率的特點，對多幀航拍圖像進行分析，通過對多幀航拍圖像公共點之間的相應關系以及系統誤差的分布特征等方面入手，達到提高定位精準度的目標。

發明內容

針對滿足幀間重疊率要求的連續幀航拍圖像，本發明充分利用無人機提供的遙測參數，根據共同點在連續幀圖像中對應的兩條同名光線滿足共面條件建立約束條件，將相對—絕對定位法與無人機遙測信息進行結合，實現對姿態信息誤差的補償，從而達到提高目標定位準確度的目的。

為了達到上述目的，本發明提出了一種基于幀間連續性的無人機多幀圖像目標定位校正方法，實現步驟包括：

計算相鄰幀圖像的重疊率，所述重疊率是指在兩幀圖像的重疊區域中的同名點數量；

當重疊率大于設定的最低門限值時，執行下面過程(1)～(4)：

(1)先利用上一幀圖像的姿態信息的改正數對當前幀圖像的姿態信息進行粗校正，作為當前幀圖像的姿態信息的近似值；

(2)將同名點在在當前幀圖像和上一幀圖像中的像素坐標轉換為在各自東北天坐標系下的坐標，所述的東北天坐標系以各個航拍位置為原點；根據兩個同名光線在同一平面的共面條件建立F方程；