[发明专利]航空三步进面阵图像拼接方法

说明书

一种航空三步进面阵图像拼接方法，属于图像处理技术领域。本发明的目的是对每张图像拍摄位置坐标的确定，继而可以完成三步进画幅图像粗拼接，再进一步进行坐标微调，完成精拼接的航空三步进面阵图像拼接方法。本发明结合地理信息进行图像拼接、结合特征匹配进行坐标微调、特征检测与匹配、利用匹配对进行坐标微调。本发明算法实现了对三步进图像的无缝拼接，解决了传统算法对三步进图像拼接难以处理的问题，通过对比依靠地理位置信息拼接的图像，该方法具有更好的拼接效果，且明显优于依靠地理信息拼接的方法。

技术领域

本发明属于图像处理技术领域。

背景技术

航空遥感目前被广泛应用于种植农业、军事侦察、灾害探测等领域，然而受飞行高度和相机视场角的限制，遥感图像视场较小，能照射到的区域范围有限。为了对大目标区域进行全局把握、了解，一般需要多条带或多次成像，然后将多张遥感图像拼接为整幅宽视野图像。

当图像条带增加时，给图像拼接也带来了一定难题。随着条带数量增加，图像间的重叠关系增多，图像匹配关系变得复杂。对多条带图像拼接问题的解决方案主要可以分为基于特征匹配的方法和基于POS(Position and Orientation System)数据的方法。

在基于特征点的拼接方法中，许越等构建了多条带拼接模型，分析了俯仰、翻滚对重叠域的影响，但是该法考虑要素较少，不适用于航空图像。石硕崇等阐述了海洋测绘中的困难，并提出了限制因素，但航空遥感精度达不到测绘水平，适用性不强。在采用机载POS数据进行拼接的方法中，韩文超利用POS数据和特征匹配的方法，完成序列图像拼接，但该法只适用于单条带的图像拼接。徐秋辉通过POS数据结合特征匹配的方法，完成了多条带图像拼接，但实验中未考虑条带间图像的配准关系，拼接效果不佳。Ruizhe Shao提出根据位置和姿态参数，推算下一时刻无人机遥感图像位置，确定条带间图像重叠区域，利用重叠区域中的匹配点对，快速、准确地确定对匹配对位置，该法减少了时间消耗但对数据精度要求较高。

利用上述方法处理由三步进得到的多条带图像时，发现上述文章大部分都不能较好地解决三并列图像拼接问题且对多条带图像拼接效果不理想，由于上述方法考虑到的影响因素较少，导致多条带图像拼接出现错位。

发明内容

本发明的目的是对每张图像拍摄位置坐标的确定，继而可以完成三步进画幅图像粗拼接，再进一步进行坐标微调，完成精拼接的航空三步进面阵图像拼接方法。

本发明步骤是：

S1、结合地理信息进行图像拼接：为了完成结合地理信息的图像粗拼接，需要通过寻找图像中像底点与地面地底点位置坐标；

1、像底点坐标确定：像底点C是过摄影中心S作地平面的垂线与像平面的交点，像底点位于像平面内，表现形式为像点坐标，当像底点C在图像上时，通过记录每张图像的边缘max点，即可求得像底点坐标；当像底点C点不在图像上时，需要构建新图像将像底点C点包含在内并对该坐标进行相应记录；

2、地底点位置坐标确定：

利用下式(1)和式(2)分别获得子午线上各纬度间弧长和平行圈上经度间弧长

S_B＝ΔLN₀cosB₀ (2)

其中，ΔB＝B-B₀，M_m为B_m处的子午线曲率半径，B_m为B和B₀的平均纬度，e′为椭球第二偏心率，ΔL＝L-L₀，N₀表示卯酉圈曲率半径；