[發明專利]一種大規模無人機圖像并行拼接方法

有效

• 申請號: 201811250707.2
• 申請日: 2018-10-25
• 公開（公告）號: CN109493279B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 葛嵐波;羅宇馳;張昕煜;滕德強;魏大保;巫義銳
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G06T3/40
• 分類號: G06T3/40;G06T5/00;G06T5/40;G06T7/30
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 曹蕓

本發明公開了一種大規模無人機圖像并行拼接方法，屬于無人機圖像處理領域。本發明包括以下步驟：步驟1，通過無人機采集圖像數據并輸入至系統當中；步驟2，在Spark大數據計算平臺上定義相關的拼接處理操作，并按之后的步驟并行執行；步驟3，并行完成圖像畸變矯正的預處理；步驟4，判斷無人機飛行模式是順序飛行還是亂序飛行，針對無人機的亂序飛行，需通過圖像相似圖匹配有序化；步驟5，使用PCA?SIFT進行圖像特征檢測和提取；步驟6，通過已提取的特征進行圖像間的匹配和融合，并行將大規模的圖像以兩兩合并拼接的方式最終融合成一幅完整圖像。本發明具有很強的魯棒性，檢測效果好，可以準確完成大規模無人機圖像拼接任務。

技術領域

本發明涉及一種大規模無人機圖像并行拼接方法，屬于無人機圖像處理領域。

背景技術

近年來，無人機在航空攝影、農業生產、災害觀測和軍事用途等方面顯示出了滿足戶外空中探測需求的顯著潛力。基于航空影像拍攝的的高分辨率圖像可以為用戶提供大量、豐富的信息處理和分析。

圖像拼接是通過識別相鄰位置圖像的相似部分，然后通過融合相鄰圖像生成結果來自動構建高分辨率圖像的方法。事實上，鑲嵌技術已經得到了很好的發展，并且已經應用到大多數手機和相機中。

在大數據時代背景下，數據的快速增長導致無法使用傳統的一般方法進行處理。

發明內容

本發明提出了一種大規模無人機圖像并行拼接方法，可以更快更高效地處理大規模或實時輸入的無人機圖像拼接問題。

本發明為解決其技術問題采用如下技術方案：

一種大規模無人機圖像并行拼接的方法，包括以下步驟：

步驟1，通過無人機采集圖像數據并輸入至系統當中；

步驟2，在Spark大數據計算平臺上定義相關的拼接處理操作，并按之后的步驟并行執行；

步驟3，并行完成圖像畸變矯正的預處理；

步驟4，判斷無人機飛行模式是順序飛行還是亂序飛行；針對無人機的亂序飛行，需通過圖像相似圖匹配有序化；

步驟5，使用PCA-SIFT進行圖像特征檢測和提取；

步驟6，通過已提取的特征進行圖像間的匹配和融合，并行將大規模的圖像以兩兩合并拼接的方式最終融合成一幅完整圖像。

所述步驟3具體過程如下：

步驟31，獲取圖像的相關計算參數：像素、分辨率、色彩通道；

步驟32，按照下面的閾線性變換模型進行圖像的畸變矯正處理：

其中：x為素值在圖像中的行坐標，y為像素值在圖像中的縱坐標，w是齊次坐標；x₁為像素值在校正圖像中的行坐標，y₁為像素值在校正圖像中的縱坐標，w₁為校正后的齊次坐標，S_u是X軸的飛行參數，S_v是Y軸的飛行參數。

所述步驟4具體過程如下：

步驟41，對于無人機亂飛模式下得到的無序圖像，選取圖像中能夠進行拼接的區域求出其灰度直方圖：

其中n_k是圖像中灰度值為k的像素個數，N為圖像的像素總個數，L為圖像的灰度級，h(k)為直方圖的向量表示；

步驟42，采用累計概率函數作為直方圖均衡化的映射函數，設[f(i,j)]_m×n和[g(i,j)]_m×n分別為處理前后的圖像，則直方圖均衡化映射函數為：