无人机序列影像快速无缝拼接系统

摘要

本发明名称为无人机序列影像快速无缝拼接系统，是针对无人机影像处理周期长的问题提出的，为抗震救灾等突发自然灾害提供应急数据源。提出了一种在无其它控制点情况下，仅利用无人机序列影像和自身记录GPS信息对任务区影像进行快速无缝拼接的方法。首先，根据GPS坐标信息对任务区影像进行分块以减少拼接误差的累加。然后，使用SIFT(Scale Invariant Feature Transform)算法进行图像匹配，剔除误匹配点后获取同名点。最后，提出“幂距离比值拉伸”拼接缝消除算法，该方法具有较小时间开销。以四川汉旺震后无人机影像为例，完成整个任务区678张影像拼接仅需花费3小时，拼接结果视觉效果良好，可满足在自然灾害突发情况下及时获取实时高分辨影像的迫切需求，辅助灾后应急措施的制定。

主权项

无人机序列影像快速无缝拼接系统主要包括影像快速拼接包括智能分块、测区应急拼接、影像分布式拼接、一键式拼接四部分功能：S1，影像重叠度与拼接误差之间有着密切的关系，唐琎等对最佳重叠比例进行了详细的论述。由两种拼接误差模型所计算出的最佳重叠度分别为0.25和0.35，结合无人机影像的特点，可以将0.25～0.35确定为最佳重叠度范围。因此有时按照最佳重叠度要求，可能将影像做“抽稀”处理，即对同一条航带上的影像隔一张取一张。对于相同测区面积来说，拼接的影像数量将减少一半，这样既提高的拼接效率又会对拼接效果有所改善。根据前面的分析可知，选取的影像应该分布在两个相邻航带。如果将分块的影像看成一个控制网，从网形结构和稳定性考虑，正方形的网形结构要比长方形的网形结构更优。因此在确定分块时，应该首选正方形的分块方法。S2，测区应急拼接是利用已有的GPS数据的经纬度以及航向角来完成的，该功能模块可在无人机完成航摄任务后迅速生成整个飞行区域的拼接影像，突发性自然灾害后，该功能为及时响应应急决策有积极辅助作用。拼接影像的局部效果依赖于GPS的精度。S3，"分布式拼接"是通过手动选择影像，根据用户选择的影像进行拼接的。通过智能分块，将整个任务区分成若干个子块，用户可通过该功能对分块后的影像进行手动选择来完成影像拼接，这样做的好处是可以多任务多台计算机共同工作，对解决拼接速度以及大数量问题都是很有帮助的。S4，"一键式拼接"和"分布式拼接"所采用的核心拼接函数是一致的，只不过"一键式"不需要人工干预即可将整个任务区拼接成一幅影像，但是这样做等待时间较长。