[發明專利]一種無人機圖像拼接方法、裝置及存儲介質

在審

• 申請號: 202110103209.0
• 申請日: 2021-01-26
• 公開（公告）號: CN112862678A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 柴雪松;馬學志;時佳斌;李健超;王寧;袁磊;薛峰;蘇永華;金花;付崢銳;劉艷芬
• 申請（專利權）人: 中國鐵道科學研究院集團有限公司;中國鐵道科學研究院集團有限公司鐵道建筑研究所;中鐵科學技術開發有限公司
• 主分類號: G06T3/40
• 分類號: G06T3/40;G06T5/50
• 代理公司: 北京天盾知識產權代理有限公司 11421
• 代理人: 張彩珍

本方案公開了一種無人機圖像拼接方法，該方法包括基于無人機拍攝圖像序列，確定首個符合預設標準的圖像為第一幅圖像；間隔一定時間，獲取與第一幅圖像的有效圖像區域有部分重合的第二幅圖像；基于拍攝第二幅圖像與第一幅圖像時，無人機與拍攝目標之間的拍攝距離信息和拍攝角度信息，以及無人機的飛行速度信息，獲得表示第二幅圖像與第一幅圖像變化關系的仿射變換矩陣；基于所述變換矩陣，完成所述第二幅圖像與所述第一幅圖像的拼接；重復上述步驟，完成第三幅圖像與上述拼接后圖像的再次拼接，通過多幅圖像的拼接獲得包含目標區域的完整圖像。本方法涉及的圖像處理原理簡單，計算量小，對處理設備配置要求低，處理速度快。

技術領域

本發明涉及圖像數據處理領域，特別涉及一種無人機圖像拼接方法、裝置及存儲介質。

背景技術

在鐵路科技創新的引領和驅動下，中國鐵路建設發展取得了巨大成果，總體運營狀態良好，但隨著鐵路運營時間、頻次的增加，各鐵路設施都會出現一定程度的傷損劣化，相比于其他基礎設施，混凝土橋梁由于其特殊的地理位置，檢測難度更大。近年來隨著無人機技術的迅猛發展，使得鐵路混凝土橋梁的快速檢測、精準養護維修成為可能，開發無人機圖像中鐵路混凝土橋梁表面傷損的智能識別成為鐵路領域的一大研究方向。

無人機采集的圖像數據通常是視頻，由于無人機的特殊工作原理，致使其圖像的穩定性較差，各幀圖像的尺度難以統一，這會對后期識別過程中病害的長、寬、面積、形態等幾何特征信息的自動計算以及其精確定位產生很大影響，因此在進行智能識別之前，必須對無人機圖像進行統一尺度工作，使得各圖像中像素精度一致，將統一尺度后的圖像重構成一幅反映整個混凝土橋梁的大圖像，對大圖像進行智能識別，這樣測量、計算得到的表面傷損的幾何特征信息及其在混凝土橋梁上的位置信息才是真實有效的。

目前常用的圖像重構方法的基本原理都是特征點匹配，即尋找兩幅圖像中的特征點，根據特征點的多維特征信息的匹配程度在兩幅圖像中確定一定數量的匹配點對，利用這些匹配點對得到兩幅圖像的變換矩陣，進而完成圖像的拼接重構。這種方法要遍歷圖像中的每個像素點，計算每個像素的特征信息，耗時嚴重，且混凝土橋梁局部表面相對平滑，可能難以找到足夠數量的特征點，導致無法完成匹配或匹配錯誤，嚴重影響后續識別工作。

發明內容

本方案的一個目的在于提供一種無人機圖像拼接方法，該方法涉及的圖像處理原理簡單，計算量小，對處理設備配置要求低，處理速度快；在獲取拍攝的圖像后能盡快完成圖像拼接，便于鐵路混凝土橋梁養護單位第一時間掌握橋梁表面的傷損情況。

本方案的另一個目的在于提供一種執行上述方法的裝置。

為達到上述目的，本方案如下：

一種無人機圖像拼接方法，該方法包括：

基于無人機拍攝圖像序列，確定首個符合預設標準的圖像為第一幅圖像；

間隔一定時間，獲取與第一幅圖像的有效圖像區域有部分重合的第二幅圖像；

基于拍攝第二幅圖像與第一幅圖像時，無人機與拍攝目標之間的拍攝距離信息和拍攝角度信息，以及無人機的飛行速度信息，獲得表示第二幅圖像與第一幅圖像變化關系的仿射變換矩陣；

基于所述仿射變換矩陣，完成所述第二幅圖像與所述第一幅圖像的拼接；

重復上述步驟，完成第三幅圖像與上述拼接后圖像的再次拼接，通過多幅圖像的拼接獲得包含目標區域的完整圖像。

優選的，該方法進一步包括：

若選取的第二幅圖像所對應的無人機拍攝時的距離值或角度值為無效值，則取拍攝所述第二幅圖像時的前后相隔預設時段的圖像作為第二幅圖像。

優選的，所述符合預設標準的圖像包括該圖像的中部區域為欲拍攝的目標區域，拍攝時的拍攝設備的光軸與欲拍攝的目標區域的平面基本垂直，且拍攝時刻的距離值和拍攝角度值不屬于無效值。