[發明專利]基于全局幾何約束的無人機影像定位定向方法及設備

有效

• 申請號: 202210710673.0
• 申請日: 2022-06-22
• 公開（公告）號: CN114782525B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 姜三;馬一塵;和旭;王力哲
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: G06T7/70
• 分類號: G06T7/70;G06V10/762;G06K9/62;G06F16/51;G06F16/535;G06F16/583
• 代理公司: 北京隆源天恒知識產權代理有限公司 11473
• 代理人: 戴棋欽

本發明提供了一種基于全局幾何約束的無人機影像定位定向方法及設備。所述方法包括：采用詞匯樹檢索影像匹配對，根據影像匹配對構建影像拓撲連接圖；采用加權連通支配集算法，從影像拓撲連接圖中提取影像子集構建全局連接圖，采用全局連接圖構建全局模型；對影像拓撲連接圖進行聚類重建得到多個子場景，將多個子場景并行處理，得到多個子場景定位定向模型；將多個子場景定位定向模型與全局模型進行合并得到合并模型，對合并模型進行全局平差得到最終合并模型。本發明可以縮短無人機影像定位定向的時長，提高無人機影像定位定向的精度，增強了無人機攝影測量的實際應用效果。

技術領域

本發明實施例涉及無人機成像技術領域，尤其涉及一種基于全局幾何約束的無人機影像定位定向方法及設備。

背景技術

當前，無人機傾斜攝影在工程監測、城市管理、災害應急等領域得到了廣泛應用，但是無人機影像的后續處理是保證成功應用的關鍵。由于有限的載荷能力和高昂的設備成本，UAV（Unmanned Aerial Vehicle, 即無人機）平臺沒有搭載高精度的專業定位和定向傳感器。影像定向是數據處理環節必不可少的步驟。隨著影像數量的增加，由于迭代局部和全局的高計算代價，導致影像定位定向時長變得非常大，嚴重影響了其應用效果。因此，開發一種基于全局幾何約束的無人機影像定位定向方法及設備，可以有效克服上述相關技術中的缺陷。

發明內容

針對現有技術存在的上述問題，本發明實施例提供了一種基于全局幾何約束的無人機影像定位定向方法及設備。

第一方面，本發明的實施例提供了一種基于全局幾何約束的無人機影像定位定向方法，包括：采用詞匯樹檢索影像匹配對，根據影像匹配對構建影像拓撲連接圖；采用加權連通支配集算法，從影像拓撲連接圖中提取影像子集構建全局連接圖，采用全局連接圖構建全局模型；對影像拓撲連接圖進行聚類重建得到多個子場景，將多個子場景并行處理，得到多個子場景定位定向模型；將多個子場景定位定向模型與全局模型進行合并得到合并模型，對合并模型進行全局平差得到最終合并模型。

在上述方法實施例內容的基礎上，本發明實施例中提供的基于全局幾何約束的無人機影像定位定向方法，所述采用詞匯樹檢索影像匹配對，包括：采用KDTree算法建立單詞集合的查找索引；對于無人機影像的每個特征，從查找索引中搜索最近鄰單詞，在最鄰近單詞對應的倒排文件列表中增加一條記錄，得到無人機影像索引；從無人機影像索引中，得到第一影像的第一加權詞頻向量和第二影像的第二加權詞頻向量，采用第一加權詞頻向量和第二加權詞頻向量的夾角余弦值表示第一影像和第二影像的相似性值，則與任一影像相似性值高于預設閾值的多個影像，構成一影像匹配對。

在上述方法實施例內容的基礎上，本發明實施例中提供的基于全局幾何約束的無人機影像定位定向方法，所述根據影像匹配對構建影像拓撲連接圖，包括：采用影像匹配對引導特征匹配，得到重疊影像的匹配點，根據重疊影像的匹配點采用無向加權圖構建影像拓撲連接圖。

在上述方法實施例內容的基礎上，本發明實施例中提供的基于全局幾何約束的無人機影像定位定向方法，所述采用加權連通支配集算法，從影像拓撲連接圖中提取影像子集構建全局連接圖，包括：將拓撲連接圖中的所有頂點標為白色，統計每一白色頂點連接的其余白色頂點的數量，將連接白色頂點最多的白色頂點記為當前頂點；將當前頂點標為黑色，并將與黑色頂點相連的白色頂點標為灰色；更新與全部灰色頂點連接的白色頂點的數量，并計算全部灰色頂點的重要值，將重要值最大的灰色頂點確定為另一當前頂點；采用相同方法反復確定多個當前頂點，直至無白色頂點存在，則所有黑色頂點構成全局連接圖，對全局連接圖進行三維重建得到全局連接模型。

在上述方法實施例內容的基礎上，本發明實施例中提供的基于全局幾何約束的無人機影像定位定向方法，所述對影像拓撲連接圖進行聚類重建得到多個子場景，將多個子場景并行處理，得到多個子場景定位定向模型，包括：采用最小邊權值，將所述影像拓撲連接圖劃分為預定影像數量的子場景，得到聚類子圖，每一聚類子圖為一待處理的子場景，對多個所述子場景同時進行定位定向，得到所有子場景的定位定向模型。