[发明专利]一种无人机航拍序列图像快速拼接方法

说明书

本发明属于图像处理领域并公开了一种无人机航拍序列图像快速拼接方法，一、建立关键帧的间距模型；二、建立卡尔曼滤波器模型；三、预测匹配特征点集中心点；四、以中矩阵区域进行SIFT搜索、特征匹配、RANSAC算法特征提纯；五、计算特征集的中心点，并进行卡耳曼滤波模型更新；根据特征集KEY1和特征集KEY2的特征匹配对数N进行关键帧提取时间的调整；六、将特征集KEY1和特征集KEY2中的特征点进行映射，并计算投影变换矩阵；七、进行优化处理便得到经拼接后完整的图像。本发明方法稳定性和拼接效果好、冗余消息低、拼接时间短、拼接效率高，与无人机配合使用可广泛引用于军事侦察、抗灾救灾、森林火灾监测、遥感遥测等领域。

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，具体涉及一种无人机航拍序列图像快速拼接方法。

背景技术

随着无人机在军事侦察、抗灾救灾、森林火灾监测、遥感遥测等领域的应用越来越广泛，它的独特有点吸引了越来越多的国内外专家学者投入到无人机关键技术的研究中。无人机航拍序列图像拼接技术是运用图像拼接技术，将无人机航拍序列图像进行拼接，形成一幅大场景的直观易理解的图像。由于航拍图像的数据量大、数据处理时间长及作业强度高等问题的存在。如何高效的实现无人机航拍序列图像的拼接已经成为了一个热点研究问题。现有技术中王书民等人对航拍序列图像拼接前后进行批量采用和裁剪等预处理，然后基于SIFT特征点航拍序列图像的快速拼接，实现航拍图像的自动化拼接；樊庆文等人提出利用基于等距序列图像快速拼接的方法和数学模型；黄琼丹等人把优化理论运用于基于特征点的拼接方法，算法完成序列图像拼接，封靖波等人提出一种基于相似曲线的拼接算法，能自动对一组图像进行无缝拼接。

然后现有技术中的拼接方法都或多或少的存在稳定性差、拼接效果不理想、冗余消息多、拼接效率低且拼接时间长的缺点；鉴于此，如何提供一种稳定性和拼接效果好、冗余消息低、拼接时间短、拼接效率高的无人机航拍序列图像快速拼接方法是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明针对现有技术中的拼接方法都或多或少的存在稳定性差、拼接效果不理想、冗余消息多、拼接效率低且拼接时间长的难题，而提供一种无人机航拍序列图像快速拼接方法。

本发明为解决上述技术问题，采用以下技术方案来实现：

设计一种无人机航拍序列图像快速拼接方法，包括如下步骤：

步骤一：首先，设第k次拼接的两幅图像为M_i和M_j，其中j＞i，T_k为图像M_i和图像M_j的帧间距，T_k＝j-i；然后，建立下一次用于拼接的关键帧M_m与M_j间距模型：

T_k+1＝T_k+(N-ρ)/(av_k)，其中N为M_i与M_j匹配特征点数，ρ为预设最佳拼接特征数，V_k为飞行速度，单位为像素/帧，a为可调参数；

步骤二：设第k次由图像RM_k-1和M_j拼接的拼接结果为RM_k,(C_k,xC_k,y)分别为RM_k-1的匹配特征点集中心点的图像中的坐标位置，(C′_k,xC′_k,y)分别为M_j的匹配特征点集中心点在图像中的坐标位置，并建立卡尔曼滤波器模型：

状态方程：X_k＝Φ_k/k-1X_k-1+W_k-1；

观测方程：Z_k＝H_kX_k-1+U_k；