[發明專利]基于航拍圖像的多曝光融合系統

有效

• 申請號: 201811274144.0
• 申請日: 2018-10-30
• 公開（公告）號: CN109472752B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 趙德群;劉戚思遠
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T5/50;G06T7/33;G06T7/35;G06F16/51
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

本發明公開了一套基于航拍圖像的多曝光融合系統，該系統含有圖像配準、圖像校正、圖像融合功能模塊：配準模塊包括提取圖像特征點以及圖像匹配；校正模塊包括圖像的校正及裁剪；融合模塊采用多曝光圖像融合算法進行圖像的融合。本發明采用數張航拍地點相近的圖像，改變了以往多曝光融合的圖像需在固定點拍攝的弊端，實現了成像設備與成像目標有相對位移的圖像動態范圍提升，能夠消除航拍時的位移誤差，有效擴展航拍圖像的動態范圍，更好應用于航拍圖像。同時通過軟件操作，保證了使用者對航拍圖像融合的可視化操作，感受到圖像融合的高效性與便利性。

技術領域

本發明涉及基于航拍圖像的多曝光融合系統，涉及多曝光融合領域，圖像配準領域、空間航拍圖像領域以及開發系統搭建等領域。

背景技術

近年來，國內外許多公司及個人都將無人機技術結合運用到自身領域中，利用無人機技術進行海洋、城市、林場、牧場、農田等環境檢測及拍攝都具有重大的意義。可是將無人機的遙感圖像直接進行使用，會產生局部曝光過度或細節缺失等情況，所以這時就需要擴展航拍圖像的動態范圍。

在高動態范圍(high dynamic range,HDR)圖像生成領域，目前國內外應用最為廣泛的方法是硬件感光元件直接獲取HDR圖像的方法和多曝光圖像融合方法。這兩種方式存在以下缺陷：采用直接獲取HDR圖像需要特定的拍攝設備，硬件成本較高；采用現有的多曝光圖像融合方法只能基于成像設備與成像目標不能有相對運動這一前提之上，對于航拍圖像間有相對位移、鏡頭抖動、拍攝角度不同等特點沒有很好的解決。因此，迫切需要一種成本較低且基于航拍圖像特性的高動態圖像融合方案。因此需要增加其他技術來解決航拍圖像的特殊問題。

由于多曝光圖像融合方法對于擴展圖像動態范圍有著很好的效果，只是不完美適用于航拍圖像的特性，這就需要引入圖像配準技術來消除成像設備與成像目標間的運動。圖像配準(Image registration)是將不同成像時間、不同圖像傳感器或不同成像條件下獲取的兩幅或多幅圖像，通過空間變換進行匹配，使圖像內容達到空間或者解剖上的一致。根據所使用的理論和方法，圖像配準可分為基于灰度配準、基于特征配準和基于對圖像的理解和解釋進行配準三種。基于特征的配準的基本思想是提取待配準圖像中的特征點、線、區域等特征信息，利用算法將對應特征進行匹配，然后計算出空間變換模型的各個參數。這種方法對圖像灰度的整體變化有一定魯棒性，所以本系統采取此方法進行圖像的配準。

發明內容

針對航拍圖像擴展動態范圍，需要一個解決目標與相機有相對運動且成本較低的方案，選擇多曝光融合可以節省成本這一可行點；同時在圖像融合模塊之前加入圖像配準和校正模塊，更好解決航拍圖像間的位移這一問題，用于擴展空間圖像的動態范圍。

本發明采用的技術方案為基于航拍圖像的多曝光融合系統，該系統包括航拍圖像信息數據庫圖像配準模塊、圖像校正模塊和圖像融合模塊；航拍圖像信息數據庫包括航拍圖片以及航拍鏡頭信息；

航拍圖像信息數據庫的設計與搭建：根據無人機所傳輸的圖像信息、鏡頭參數等數據信息，以及無人機方向信息等，設計并分類于航拍圖像信息數據庫，并根據所采集的信息運用數據庫技術及SQL語言設計用于管理的數據庫。航拍圖像信息數據庫分為以下數據表：分別為航拍圖片表、無人機鏡頭參數數據表、無人機方向信息表構成。航拍圖片表為本數據庫設計核心數據表，航拍圖片表的主鍵作為無人機鏡頭參數數據表、無人機方向信息表的外鍵，航拍圖片表、無人機鏡頭參數數據表、無人機方向信息表三者緊密相連。海航拍圖像信息數據庫采用MySQL數據庫，同時圖片以保存的路徑的方式存儲到數據庫中。實現地理信息數據庫的訪問以及對應的增刪改查操作。