[发明专利]基于多航带起始航迹约束的图像拼接与定位方法

摘要

本发明属于计算机图像处理与地图测绘领域，具体为一种基于多航带起始航迹约束的图像拼接与定位方法，用以克服多航带拼接时常出现两条甚至多条航带相互交叉、重叠等问题。本发明根据每一条航带起始航迹，使用线性回归，确定的拟合直线，根据拟合直线，矫正该航带之后的拼接图像，减少累积误差，使后续拼接图像与起始拼接图像产生依赖关系，从而避免出现航带交叉或者分叉等现象的出现，同时可以适应更加复杂的飞行航迹，只要单航带为直线即可，从而不仅仅局限于矩形航迹，提高航带间图像拼接质量和全景图定位精度。

主权项

1.基于多航带起始航迹约束的图像拼接与定位方法，包括以下步骤：步骤1.航带图像拼接步骤1‑1.按照以下方法完成航带中前K帧图像的拼接：步骤1‑1‑1.图像预处理：对接收到的每帧视频图像进行灰度化；步骤1‑1‑2.图像特征提取：每帧图像用SURF算子检测图像特征得到特征点集，并采用BRISK特征描述子对特征点计算生成特征描述向量；步骤1‑1‑3.图像特征匹配：对步骤1‑1‑2中得到的第k‑1帧与第k帧图像的特征描述向量进行BF匹配得到初始匹配结果，k＝1,2,3,...K；再通过RANSAC算法将初始匹配结果中剔除异常匹配值，得到获得最佳匹配点对集；最后，根据最佳匹配点对集，通过最小二乘法计算第k‑1帧与第k帧的透视变换单应性矩阵H_k‑1；步骤1‑1‑4.图像拼接：计算出第k帧相对于第1帧的单应性矩阵：H_k＝H_k‑1*H_k‑2*...*H₀；将第k帧图像的四个角点通过单应性矩阵H_k变换为新坐标更新到全景图对应位置，并将已拼接图像的像素中心点存储至点集P₁；步骤1‑2.第1条航带中K+1帧至最后1帧图像的拼接由步骤1完成前K帧图像拼接，并根据点集P中元素，拟合得直线L；针对第k帧图像，k＝K+1,K+2,K+3,...,K₁；K₁为航带的总视频图像帧数；采用步骤1‑1‑1至步骤1‑1‑3相同处理，得到第k帧图像的单应性矩阵H_k‑1，根据单应性矩阵H_k‑1计算出第k帧图像中心点A(x_a，y_a)；将点A投影至直线L上，得到投影点B(x_b，y_b)；进而得到第k帧图像的偏移矩阵：B_k＝[1,0,x_b‑x_a；0,1,y_b‑y_a]；更新H′_k‑1＝H_k‑1*B_k，进而得到第k帧相对于第1帧的累计单应性矩阵：H_k＝H′_k‑1*H′_k‑2*...*H′_K+1*H′_K*H_K‑1*...*H₀将第k帧图像的四个角点通过单应性矩阵H_k变换为新坐标更新到全景图对应位置；步骤2.第1个悬停处拼接：采用步骤1‑1相同处理过程，完成悬停处所有图像拼接；步骤3.重复步骤1～2，依次完成第2条航带、第2个悬停处、第3条航带、第3个悬停处，直至最后1条航带拼接；完成全景图像的拼接；步骤4、全景图任意点GPS定位步骤4‑1.将全景图像中所有拼接帧的像素中心点的UTM与像素坐标分别存入UTM点集与像素中心点集，使用透视变换求出UTM点集与像素中心点集的映射函数关系；步骤4‑2.全景图中任意点的像素点坐标根据步骤4‑1中映射函数关系计算得到对应UTM坐标，实现定位。