[發明專利]一種無人機拍攝的影像拼接方法及裝置

在審

• 申請號: 202011263226.2
• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN112258395A
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 鄧練兵;方家欽;余大勇
• 申請（專利權）人: 珠海大橫琴科技發展有限公司
• 主分類號: G06T3/40
• 分類號: G06T3/40
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 李靜玉

本發明公開了一種無人機拍攝的影像拼接方法及裝置，該方法包括：獲取影像；對所述影像進行預處理；根據所述幾何糾正之后的參考影像與所述幾何糾正后的待拼接影像進行計算得到所述重疊區域；提取所述重疊區域的關鍵特征點；確定所述參考影像中的重疊區域的第一方位角和所述待拼接影像中重疊區域的第二方位角；利用所述關鍵特征點、所述第一方位角和所述第二方位角將所述參考影像和所述待拼接影像進行拼接。本發明通過對圖像進行預處理消除影像的幾何形變等問題，通過重疊區域得到關鍵特征點、第一方位角和第二方位角來進行影像拼接，以消除拼接失敗或者拼接變形等情況，從而提高了參考影像與待拼接影像進行拼接的準確性。

技術領域

本發明涉及影像匹配拼接領域，具體涉及一種無人機拍攝的影像拼接方法及裝置。

背景技術

無人機低空平臺具有機動靈活、響應快、使用成本低等優點，已成為快速獲取區域空間數據的一種重要手段。影像匹配作為圖像處理的關鍵技術，其目的在于從不同時間、不同角度或者不同傳感器拍攝的同一區域的兩幅或者多幅影像中獲取同名點，其結果可用于影像拼接、制作正射影像、以及建立三維模型等，直接影響后續應用的精度。然而，其飛行平臺輕小型化，飛行高度低，在飛行過程中容易受氣流等因素影響，平臺穩定性差，拍攝影像時容易出現較大俯仰角、翻滾角和旋偏角的現象，使得航帶內以及航帶間的影像重疊區域不規則，同名地物之間幾何變形大，灰度差異明顯，誤匹配率高，增加了匹配的困難性。現有的影像匹配或影像拼接技術皆是簡單的重疊區域、特征點或灰度值單獨進行計算得到待匹配或帶拼接影像的結果，簡單的匹配無法消除無人機拍攝的影像存在的影像幾何畸變等各種影響，且根據單一匹配或拼接導致誤匹配或誤拼接率高。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題在于克服現有技術中對無人機拍攝的影像無法進行準確匹配的問題，從而提供一種無人機拍攝的影像拼接方法及裝置。

根據第一方面，本發明提供了一種無人機拍攝的影像拼接方法，包括以下步驟：

獲取影像，所述影像包括參考影像和待拼接影像；對所述影像進行預處理，所述預處理為對所述影像進行幾何糾正；根據所述幾何糾正之后的參考影像與所述幾何糾正后的待拼接影像進行計算得到所述重疊區域，所述重疊區域表示所述參考影像和所述待拼接影像中相同場景圖像的區域；提取所述重疊區域的關鍵特征點；確定所述參考影像中的重疊區域的第一方位角和所述待拼接影像中重疊區域的第二方位角；利用所述關鍵特征點、所述第一方位角和所述第二方位角將所述參考影像和所述待拼接影像進行拼接。

本發明實施例提供的無人機拍攝的影像拼接方法，通過對所述影像進行幾何糾正，以消除所述無人機拍攝影像本身存在的幾何形變以及尺度和旋轉差異對所述影像拼接的影像，提高了所述影像拼接的準確性。再根據幾何糾正后的參考影像和幾何糾正后的待拼接影像的重疊區域；根據重疊區域提取重疊區域的關鍵特征點，以及參考影像中的重疊區域的第一方位角和待拼接影像中的第二方位角；利用關鍵特征點、第一方位角和第二方位角能夠對參考影像和待拼接影像進行準確的拼接。

結合第一方面，在第一方面第一實施方式中，對所述無人機拍攝的影像進行幾何校正的步驟包括：對所述影像進行降采樣處理；根據SIFT算法對所述經過降采樣處理的影像提取特征點，再對所述特征點進行拼接；根據RANSAC算法剔除所述根據SIFT算法提取和拼接特征點中的錯誤拼接點，獲得拼接種子點；根據所述拼接種子點估算所述影像間的幾何關系，并基于所述幾何關系對所述影像進行糾正。

本發明實施例提供的無人機拍攝的影像拼接方法，通過對無人機拍攝影像進行降采樣，再根據SIFT算法提取經過降采樣處理之后的參考影像和經過降采樣處理之后的待拼接影像特征點。參考影像的特征點和待拼接影像的特征點進行拼接；再根據RANSAC算法剔除參考影像的特征點與待拼接影像中的錯誤拼接點，獲得拼接種子點；根據參考影像中的拼接種子點和待拼接種子點所攜帶的信息估算參考影像與待拼接影像之間的幾何關系，最后再根據所述的幾何關系對影像進行糾正，以消除無人機影像本身的幾何畸變和旋轉差異對影像拼接結果的影響。