[发明专利]基于SLAM技术的正射影像实时生成方法及系统

摘要

本发明公开了基于SLAM技术的正射影像实时生成方法及系统，其可对由无人机采集的视频流数据分解所得单帧影像序列中单帧影像做如下处理实时获得数字正射影像，步骤包括：(1)去除单帧影像的相机畸变并提取特征点；(2)获取并优化单帧影像的高精度绝对位置和姿态；(3)将位姿优化后单帧影像的四角点像素坐标转换为投影图像坐标，获得单帧影像与投影图像的单应变换关系并生成正射影像。本发明不依赖于高精度定位定姿系统，可利用获取的无人机影像数据和GPS数据实时进行高精度定位定姿，并动态的获取测区正射影像；实现了无人机数据获取与高精度正射影像生成同步进行，可满足抗震救灾、应急响应等紧急情形下对数据的高精度实时处理需求。

主权项

1.基于SLAM技术的正射影像实时生成方法，其特征是，包括：/n对由无人机采集的视频流数据分解所得单帧影像序列中各单帧影像做如下处理：/n(1)去除单帧影像的相机畸变并提取特征点；/n(2)获取并优化单帧影像的高精度绝对位姿，即基于去除畸变的单帧影像序列构建全局地图，获取单帧影像的高精度绝对位姿；本步骤进一步包括：/n(2a)基于所选取的初始帧L1与参考帧R2，以L1为基础构建相对坐标系下的初始地图；L1与R2为单帧影像序列中相邻两影像帧且R2为后一帧，利用L1与R2初始化关键帧序列；/n(2b)将新的单帧影像记为当前帧，利用关键帧序列追踪当前帧位姿，得当前帧的姿态旋转矩阵；判断最近t时内关键帧序列内是否有新关键帧加入，若无，将当前帧作为新关键帧加入，执行步骤(2c)；否则，继续对下一新的单帧影像执行本步骤；t为经验值；/n(2c)基于新关键帧和其相邻关键帧生成新地图点，在局部地图中删除冗余的地图点及关键帧，利用局部地图平差优化新关键帧位姿及其地图点三维坐标；/n冗余的地图点指：当一新地图点在其他关键帧上出现次数超过预设的次数阈值，则该地图点为冗余的地图点；冗余的关键帧指：当一关键帧上p％以上的地图点都能在其他关键帧上找到，则该关键帧为冗余的关键帧；次数阈值为经验值和百分比阈值p％均为经验值；/n(2d)对新关键帧进行回环检测，当存在回环候选帧，利用新关键帧和回环候选帧优化全局地图，之后执行步骤(3)；否则执行步骤(2e)；/n(2e)周期性进行局部和全局的GPS辅助光束法平差，之后执行步骤(3)；/n对R2后的每一新单帧影像，依次执行步骤(2b)～(2d)，直至所有单帧影像处理完毕；/n(3)将位姿优化后单帧影像四角点的像素坐标[μ,ν]转换为像平面坐标[x,y,1]，利用单帧影像的高精度绝对位姿计算物方投影平面坐标[X,Y]，将[X,Y]转换为投影图像坐标[X',Y']，基于四角点的[μ,ν]及对应的[X',Y']计算单应矩阵，对单帧影像进行正射纠正、拼接得数字正射影像。/n