无人机航摄像片数字拼接方法

摘要

本发明属于无人机信息处理和航空影像处理技术领域，具体涉及一种无人机航摄像片数字拼接方法，是将无人机航摄像片数字化处理后，输入到定向解算图形工作站和拼接解算工作站中进行拼接解算、匀光处理、定向定位解算，最后显示输出。本发明方法提出了解决拼接数字自动解算的诸多技术解决方案：数字化匀光处理效果好，基于多点直方图匹配的数字图像处理方法减小了拼接缝隙处的亮度和色调不均匀程度，提高了拼接影像的整体效果。数字拼接处理速度快，拼接解算采取程序自动匹配解算，无需人工干预，速度快，处理时间至少缩短为传统方法的1/20，克服传统光学拼接处理需要大量人工复杂操作的缺点，实现了拼接设备由光学处理到数字处理、从以人工为主到以自动为主的转变。

主权项

无人机航摄像片数字拼接方法，其特征在于包括以下步骤：(1)将无人机航摄像片数字化处理：(1.1)将航摄光学胶片固定在胶片传动机构的载片轴和卷片轴上；(1.2)启动胶片预览机构检测胶片幅面是否完整位于预览区，若不在，在电机驱动缓慢卷片，直至满足要求停止，此时观察预览区胶片是否为所需航摄像片，若不是，则预览下一张胶片，若是所需胶片，则放入胶片扫描仪；(1.3)将上述胶片按照所设置的分辨率进行扫描数字化，数字化后的图像分别输入定向解算图形工作站和拼接解算工作站中，供解算使用；(1.4)重复以上步骤，完成所需像片的数字化处理；(1.5)对于航摄数字影像，可直接输入到定向解算图形工作站和拼接解算工作站中，供解算使用；(2)通过拼接解算图形工作站对数字化影像进行拼接解算：(2.1)特征提取：对于第1个像对，通过特征提取获取重叠区影像块的若干特征信息，并选择具有突出代表性的特征作为基础数据；(2.2)影像匹配：实现拼接所需特征点对之间的相似性检测，找出同名点，删除不对应的特征点对；(2.3)数据粗差检测：由于获取到的一部分数据点对往往存在较大误差甚至错误的映射，采取数据粗差检测机制进一步剔除错误特征点对；(2.4)影像几何校正：以数据处理后的特征点为基础，进行影像几何校正，求取变换数学模型中的参数，并依据特征点对的中误差对参数估计的精度进行评定，不符合要求再进行迭代解算，最终实现影像精确几何校正；(2.5)像片拼接：将几何纠正后的像片和几何变形参数加入拼接解算，实现1个像对的拼接处理；(2.6)重复以上(2.1)～(2.5)，完成多个航摄像对的拼接；(3)对经过拼接的合成图像进行匀光处理：(3.1)将拼接好的航摄像对输入匀光处理模块进行匀光处理，对于拼接解算后的第1个像对，统计该像对所属的两张像片的图像直方图；(3.2)在航摄像对的重叠区，进行连接边搜索，连接边搜索采取几何精度作为搜索相似度尺度，若搜索所在的像素块几何误差大于2.0像素，则继续搜索，直至满足要求；(3.3)亮度与反差调整：依据(3.1)中统计的两张像片的图像直方图，进行直方图匹配，原则是固定像对的第1张像片，调整像对的第2张像片的亮度和反差；(3.4)对于拼接线：采用拼接线左右各5个像素对拼接线进行平滑，减小边界明显过渡问题，实现边界线平滑处理；(4)对经过匀光处理的合成图像进行定向定位解算：(4.1)向定向解算图形工作站输入全部需处理的数字航摄像片，进行框标识别，框标识别采取自动识别和人工辅助相结合的策略，确保框标位置的准确测量；(4.2)数字内定向：依据框标位置的鉴定值和测量值，对待处理的每一张像片进行内定向处理，实现像片的纠正处理以及设备坐标到像片坐标的转换；(4.3)数字相对定向：从第1个像对开始，依次进行数字相对定向处理，解算两张像片之间的位置关系，实现像对模型的建立，所有像对解算完毕进入下一步；(4.4)依据数字相对定向结果，提取所有像对的立体图像，同时将已经建立的多个像对模型进行连接，模型连接使多个模型最终归化为一个像对模型；(4.5)绝对定向：在已知地面控制点的情况下，进行绝对定向解算，实现模型坐标到大地坐标的转换；(4.6)判读定位：综合绝对定向结果和拼接图像，对地面景物进行判读、分析与定位处理；(4.7)显示输出：在外接设备支持下，实现像对的立体显示及输出。