无人机航拍图像拼接算法的研究

发布时间：2017-11-01 00:02

  本文关键词：无人机航拍图像拼接算法的研究

  更多相关文章： 无人机航拍 图像拼接 SIFT算法 RANSAC算法 特征点 Hough

【摘要】：无人机(Unmanned Aerial Vehicle)航拍技术兴起于上世纪末,这种新型遥感技术的特点是它能够从低空获取大量清晰的图像。无人机具有灵活性高、效率好,成本低等特点,因而逐渐受到人们的广泛关注。无人机航拍被广泛运用于危险地域的安全巡检,地质环境与灾害的评估,矿产资源的勘探以及地图测绘等相关领域。但是在航拍过程中,由于受到无人机飞行高度,相机视角等参数的影响,单张无人机图像所覆盖的区域面积不够大,因此在许多特定任务中为了获得更全面的信息,扩大视野范围,需要对多张图像进行拼接,获得宽视角的全景图,有效覆盖所有工作区。目前有很多种图像拼接方法,其中基于特征的图像配准技术对于灰度变化、图像旋转和光照不均等都有较好的鲁棒性。无人机在拍摄图像时,由于硬件设备、光照强度、飞行姿态以及速度等的不同,必然会导致获取到的图像出现光照不均、旋转变形、缩放变形等情况,因此基于特征的图像配准技术在无人机遥感图像配准领域中得到了广泛的应用。本文的主要研究内容如下：介绍无人机航拍图像拼接的研究背景及现状,简要阐述图像拼接的基本理论知识,详细分析无人机图像拼接的特点以及常用方法。本文采用SIFT算法来进行无人机图像特征提取,由于无人机图像具有数量多、分辨率高等特点,SIFT算法提取特征时会出现由于初步提取到的特征点过多而导致图像拼接整体耗时大幅增加的情况,针对这个问题本文对极值点搜索策略进行改进,合理减少特征点数量,从而有效降低SIFT算法拼接耗时。本文采用RANSAC算法来进行误匹配点对的剔除,针对误匹配点对比例较高时RANSAC算法迭代次数过多等问题对RANSAC算法进行改进,提出一种Hough-RANSAC算法,在RANSAC算法之前首先运用Hough变换对匹配点对进行初步提出,实验结果表明,在保证图像拼接效果基本不变的前提下,这种算法有效提高了在误匹配率较高时算法的运行速度。
【关键词】：无人机航拍 图像拼接 SIFT算法 RANSAC算法 特征点 Hough
【学位授予单位】：辽宁大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V279
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-12
• 1.3 本文主要工作和组织结构12-14
• 1.3.1 本文主要工作12-13
• 1.3.2 本文的组织结构13-14
• 1.4 本章小结14-15
• 第二章 无人机图像拼接的基础理论15-25
• 2.1 图像拼接的基本原理15-18
• 2.2 图像拼接的基本流程18-19
• 2.3 图像配准方法分类19-23
• 2.3.1 基于图像灰度的配准算法20-21
• 2.3.2 基于变换域信息的配准算法21
• 2.3.3 基于图像特征的配准算法21-23
• 2.4 无人机图像拼接技术23-24
• 2.4.1 无人机图像拼接特点23-24
• 2.4.2 无人机图像拼接常用方法24
• 2.5 本章小结24-25
• 第三章 基于SIFT特征匹配的无人机图像拼接方法25-37
• 3.1 基于SIFT特征的无人机图像拼接基本流程25-26
• 3.2 几何校正26
• 3.3 图像配准26-34
• 3.3.1 特征点的检测26-28
• 3.3.2 特征点定位28-30
• 3.3.3 方向描述子的生成30-31
• 3.3.4 无人机图像特征点提取方法的改进31-33
• 3.3.5 特征点粗匹配33-34
• 3.3.6 去除错误的匹配点34
• 3.4 图像融合34-36
• 3.4.1 直接平均融合法35
• 3.4.2 加权平均融合法35
• 3.4.3 中值滤波融合法35-36
• 3.4.4 多分辨率样条技术融合法36
• 3.5 本章小结36-37
• 第四章 误匹配点对的剔除算法分析以及改进37-45
• 4.1 RANSAC算法37-40
• 4.2 RANSAC算法存在的问题40
• 4.3 改进的RANSAC算法40-44
• 4.3.1 Hough变换的基本原理40-41
• 4.3.2 Hough-RANSAC算法41-44
• 4.4 本章小结44-45
• 第五章 实验及结果分析45-50
• 5.1 Hough-RANSAC算法实验结果及分析45-46
• 5.2 无人机图像拼接实验结果46-48
• 5.3 本章小结48-50
• 第六章 总结与未来展望50-52
• 6.1 工作总结50
• 6.2 未来展望50-52
• 致谢52-53
• 参考文献53-55

【参考文献】

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本文编号：1124326