[發明專利]基于多航帶起始航跡約束的圖像拼接與定位方法

有效

• 申請號: 201910071912.0
• 申請日: 2019-01-25
• 公開（公告）號: CN110084743B
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發明（設計）人: 解梅;夏子涵;秦國義;羅堯;馬爭
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G06T3/40
• 分類號: G06T3/40;G06T7/73
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 甘茂

1.基于多航帶起始航跡約束的圖像拼接與定位方法，包括以下步驟：

步驟1.航帶圖像拼接

步驟1-1.按照以下方法完成航帶中前K幀圖像的拼接：

步驟1-1-1.圖像預處理：對接收到的每幀視頻圖像進行灰度化；

步驟1-1-2.圖像特征提取：每幀圖像用SURF算子檢測圖像特征得到特征點集，并采用BRISK特征描述子對特征點計算生成特征描述向量；

步驟1-1-3.圖像特征匹配：對步驟1-1-2中得到的第k-1幀與第k幀圖像的特征描述向量進行BF匹配得到初始匹配結果，k＝1,2,3,...K；再通過RANSAC算法將初始匹配結果中剔除異常匹配值，獲得最佳匹配點對集；最后，根據最佳匹配點對集，通過最小二乘法計算第k-1幀與第k幀的透視變換單應性矩陣H_k-1；

步驟1-1-4.圖像拼接：計算出第k幀相對于第1幀的單應性矩陣：

H_k＝H_k-1*H_k-2*...*H₀；

將第k幀圖像的四個角點通過單應性矩陣H_k變換為新坐標更新到全景圖對應位置，并將已拼接圖像的像素中心點存儲至點集P₁；

步驟1-2.第1條航帶中K+1幀至最后1幀圖像的拼接

由步驟1完成前K幀圖像拼接，并根據點集P中元素，擬合得直線L；

針對第k幀圖像，k＝K+1,K+2,K+3,...,K₁；K₁為航帶的總視頻圖像幀數；

采用步驟1-1-1至步驟1-1-3相同處理，得到第k幀圖像的單應性矩陣H_k-1，根據單應性矩陣H_k-1計算出第k幀圖像中心點A(x_a，y_a)；將點A投影至直線L上，得到投影點B(x_b，y_b)；進而得到第k幀圖像的偏移矩陣：B_k＝[1,0,x_b-x_a；0,1,y_b-y_a]；

更新H′_k-1＝H_k-1*B_k，進而得到第k幀相對于第1幀的累計單應性矩陣：

H_k＝H′_k-1*H′_k-2*...*H′_K+1*H′_K*H_K-1*...*H₀

將第k幀圖像的四個角點通過單應性矩陣H_k變換為新坐標更新到全景圖對應位置；

步驟2.第1個懸停處拼接：采用步驟1-1相同處理過程，完成懸停處所有圖像拼接；

步驟3.重復步驟1～2，依次完成第2條航帶、第2個懸停處、第3條航帶、第3個懸停處，直至最后1條航帶拼接；完成全景圖像的拼接；

步驟4、全景圖任意點GPS定位

步驟4-1.將全景圖像中所有拼接幀的像素中心點的UTM與像素坐標分別存入UTM點集與像素中心點集，使用透視變換求出UTM點集與像素中心點集的映射函數關系；

步驟4-2.全景圖中任意點的像素點坐標根據步驟4-1中映射函數關系計算得到對應UTM坐標，實現定位。

2.按權利要求1所述基于多航帶起始航跡約束的圖像拼接與定位方法，其特征在于，所述步驟4-1中，若映射函數關系無法求出，則依次等概率的減少點集數量，直至求出為止。