[發明專利]Quick-SIFT算子下無人機航拍圖像拼接方法

在審

• 申請號: 202010859644.1
• 申請日: 2020-08-24
• 公開（公告）號: CN112634130A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 芮挺;胡育誠;楊成松;王東;方虎生;鄭南
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍工程大學
• 主分類號: G06T3/40
• 分類號: G06T3/40;G06T5/50;G06T7/33
• 代理公司: 北京力量專利代理事務所(特殊普通合伙) 11504
• 代理人: 徐穎超

一種Quick?SIFT算子下無人機航拍圖像拼接方法，包括：步驟1：圖像采集；步驟2：圖像配準；步驟3：圖像融合。所述圖像采集包括：利用搭載光學載荷的無人機經過一定路線，拍攝帶有重疊部分航拍圖像，通過圖傳設備獲取圖像；所述圖像配準包括：采用基于圖像特征的圖像配準方法，即首先用Quick?SIFT算子提取兩幅圖像的特征點，利用RANSAC特征點進行匹配篩選，得到M個最優的匹配對，M為正整數；結合其它策略有效改善了無人機航拍圖像拼接中特征檢測耗時長的問題、顯著提高了圖像拼接效率。

技術領域

本發明涉及航拍圖像拼接技術領域，具體涉及一種Quick-SIFT 算子下無人機航拍圖像拼接方法。

背景技術

無人駕駛飛機簡稱“無人機”，英文縮寫為“UAV”，是利用無線電遙控設備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機，或者由車載計算機完全地或間歇地自主地操作。基于無人機光電載荷的巡查技術發展迅速，與衛星遙感技術相比，無人機能夠在云下低空作業，減少了云霧遮擋的干擾，可以實現實時圖傳，迅速獲取影像，同時憑借其高機動性能，起飛條件簡易，低成本，低損耗等優勢，無人機已廣泛應用于軍事及民用領域。但是對于大范圍區域的巡查與偵察，由于受到飛行高度及相機視角局限性的影響，單張航拍圖像視野范圍較小，獲取信息有限，需要將無人機航拍圖像以拼接的方式獲得該區域的全局信息，因此圖像拼接成為提高無人機應用能力與水平的重要技術手段。圖像拼接是指將一定數量的包含重疊區域的航拍序列影像進行拼接以獲取一幅全景圖像的技術方法。拼接圖像不僅保留了原始圖像的細節信息，還能對拍攝區域進行全局的把握與信息分析。準確快速的圖像拼接技術一直是計算機視覺與圖像處理的熱點問題之一。圖像拼接一般來說包含以下幾個步驟：圖像采集，圖像特征提取，圖像特征匹配和最后的圖像融合。大致流程如下：通過設備采集到一組待拼接的圖像，采用不同的方法對圖像進行信息提取，然后根據特征信息，完成圖像配準，把圖像變換到同一個坐標系下，進行圖像融合，得到全景拼接圖。

圖像配準是圖像拼接的關鍵，旨在找出兩圖像中帶有相似關系的信息，求出圖像間的變換模型，現有的主流技術中，通常采用基于特征的圖像配準方法，其中SIFT作為一種性能優異的特征提取方法，具備出色的尺度不變性與旋轉不變性等性能，是當前應用最廣泛的特征體方法。針對圖像配準，提取出魯棒性高，運算速度快的特征點，是后續得到良好的圖像融合效果的關鍵。

通過分析，SIFT的改進方法都存在著一種現象：要提高算子的運算速度就必需犧牲其精確性和魯棒性，反之亦然。針對特定的應用場景，在保證精確性和魯棒性的前提下，構造出一種更快速的SIFT 算子來提高航拍圖像拼接的實時性，是提高無人機巡查與偵察應用水平的重要基礎工作。

現有SIFT的改進算法并不能很好適用于無人機航拍圖像的拼接問題，這很大程度上是因為沒有充分考慮航拍圖像的特點。目前大部分無人機在采集鳥瞰圖像時，由于航跡規劃的需要，飛行高度一般相對穩定不變，采集數據所用云臺相機的焦距也固定不變。因此，一般相鄰序列航拍圖像不存在顯著的尺度變化，這使得圖像對特征提取算子的需求是以具有旋轉不變，光照不變，抗噪穩定等性能為主，對于尺度不變性則要求不高。此外，當航拍圖像為野外場景時，圖像的細節信息不明顯，高頻特征少，因此無需在精細的尺度上進行檢測。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種Quick-SIFT算子下無人機航拍圖像拼接方法，為了兼顧檢測特征的計算時間、穩定性和準確性，提出一種Quick-SIFT算子，為無人機航拍圖像快速拼接甚至實時在線拼接提供了技術支持，有效改善了現有技術中無人機航拍圖像特征檢測耗時多的問題、顯著提高了拼接效率。

為了克服現有技術中的不足，本發明提供了一種Quick-SIFT算子下無人機航拍圖像拼接方法的解決方案，具體如下：

一種Quick-SIFT算子下無人機航拍圖像拼接方法，包括如下步驟：

步驟1：圖像采集；

步驟2：圖像配準；

步驟3：圖像融合。