[發明專利]一種無人機航拍序列圖像快速拼接方法

在審

• 申請號: 201810326496.X
• 申請日: 2018-04-12
• 公開（公告）號: CN108921780A
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發明（設計）人: 王玉環
• 申請（專利權）人: 南安市創培電子科技有限公司
• 主分類號: G06T3/40
• 分類號: G06T3/40
• 代理公司: 北京聯瑞聯豐知識產權代理事務所(普通合伙) 11411
• 代理人: 張清彥

本發明屬于圖像處理領域并公開了一種無人機航拍序列圖像快速拼接方法，一、建立關鍵幀的間距模型；二、建立卡爾曼濾波器模型；三、預測匹配特征點集中心點；四、以中矩陣區域進行SIFT搜索、特征匹配、RANSAC算法特征提純；五、計算特征集的中心點，并進行卡耳曼濾波模型更新；根據特征集KEY1和特征集KEY2的特征匹配對數N進行關鍵幀提取時間的調整；六、將特征集KEY1和特征集KEY2中的特征點進行映射，并計算投影變換矩陣；七、進行優化處理便得到經拼接后完整的圖像。本發明方法穩定性和拼接效果好、冗余消息低、拼接時間短、拼接效率高，與無人機配合使用可廣泛引用于軍事偵察、抗災救災、森林火災監測、遙感遙測等領域。

技術領域

本發明涉及圖像處理技術領域，具體涉及一種無人機航拍序列圖像快速拼接方法。

背景技術

隨著無人機在軍事偵察、抗災救災、森林火災監測、遙感遙測等領域的應用越來越廣泛，它的獨特有點吸引了越來越多的國內外專家學者投入到無人機關鍵技術的研究中。無人機航拍序列圖像拼接技術是運用圖像拼接技術，將無人機航拍序列圖像進行拼接，形成一幅大場景的直觀易理解的圖像。由于航拍圖像的數據量大、數據處理時間長及作業強度高等問題的存在。如何高效的實現無人機航拍序列圖像的拼接已經成為了一個熱點研究問題。現有技術中王書民等人對航拍序列圖像拼接前后進行批量采用和裁剪等預處理，然后基于SIFT特征點航拍序列圖像的快速拼接，實現航拍圖像的自動化拼接；樊慶文等人提出利用基于等距序列圖像快速拼接的方法和數學模型；黃瓊丹等人把優化理論運用于基于特征點的拼接方法，算法完成序列圖像拼接，封靖波等人提出一種基于相似曲線的拼接算法，能自動對一組圖像進行無縫拼接。

然后現有技術中的拼接方法都或多或少的存在穩定性差、拼接效果不理想、冗余消息多、拼接效率低且拼接時間長的缺點；鑒于此，如何提供一種穩定性和拼接效果好、冗余消息低、拼接時間短、拼接效率高的無人機航拍序列圖像快速拼接方法是本領域技術人員需要解決的技術問題。

發明內容

本發明針對現有技術中的拼接方法都或多或少的存在穩定性差、拼接效果不理想、冗余消息多、拼接效率低且拼接時間長的難題，而提供一種無人機航拍序列圖像快速拼接方法。

本發明為解決上述技術問題，采用以下技術方案來實現：

設計一種無人機航拍序列圖像快速拼接方法，包括如下步驟：

步驟一：首先，設第k次拼接的兩幅圖像為M_i和M_j，其中j＞i，T_k為圖像M_i和圖像M_j的幀間距，T_k＝j-i；然后，建立下一次用于拼接的關鍵幀M_m與M_j間距模型：

T_k+1＝T_k+(N-ρ)/(av_k)，其中N為M_i與M_j匹配特征點數，ρ為預設最佳拼接特征數，V_k為飛行速度，單位為像素/幀，a為可調參數；

步驟二：設第k次由圖像RM_k-1和M_j拼接的拼接結果為RM_k,(C_k,xC_k,y)分別為RM_k-1的匹配特征點集中心點的圖像中的坐標位置，(C′_k,xC′_k,y)分別為M_j的匹配特征點集中心點在圖像中的坐標位置，并建立卡爾曼濾波器模型：

狀態方程：X_k＝Φ_k/k-1X_k-1+W_k-1；

觀測方程：Z_k＝H_kX_k-1+U_k；