專利名稱：一種無人機圖像實時拼接的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像拼接領(lǐng)域，尤其涉及一種無人機圖像實時拼接的方法。
背景技術(shù)：
目前，現(xiàn)有圖像拼接方法眾多，但均是從圖像本身出發(fā)，采用頻域等方法進(jìn)行拼接，因圖像數(shù)據(jù)量大，拼接速度往往不盡如人意。隨著無人機技術(shù)日趨成熟，使用無人機搭載光電探測器執(zhí)行戰(zhàn)場偵察任務(wù)，及時獲得敵方陣地全景圖像信息，已經(jīng)成為世界各軍事強國最重要的偵察手段，也是滿足未來天地一體化作戰(zhàn)不可缺少的組成部分。無人機的最終落腳點在使用上，有了清晰的視頻圖像并不能完全滿足現(xiàn)代化作戰(zhàn)需求，關(guān)鍵是如何把無人機航拍序列圖像實時拼接為敵方陣地或重要目標(biāo)的全景圖像，才能為戰(zhàn)場指揮官決策提供有效的情報支持。在復(fù)雜作戰(zhàn)環(huán)境下，無人機圖像實時拼接技術(shù)已是國內(nèi)外研究的熱點，也是實現(xiàn)無人機作戰(zhàn)情報綜合處理亟待解決的問題，但至今均未取得關(guān)鍵性突破，國內(nèi)無人機圖像實時拼接技術(shù)仍處于實驗驗證階段，尚無相關(guān)成果報道。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種無人機圖像實時拼接的方法，能夠快速獲取無人機圖像的走向趨勢，保證了無人機圖像拼接的實時性。
本發(fā)明采用下述技術(shù)方案一種無人機圖像實時拼接方法，包括以下步驟(1)、實時獲取無人機下傳的圖像數(shù)據(jù)，并實時獲取與圖像數(shù)據(jù)同步下傳的無人機GPS、 姿態(tài)、高度、速度、相機參數(shù)信息；(2)、根據(jù)步驟(I)的信息對得到的圖像進(jìn)行處理變換，得到預(yù)處理后的圖像進(jìn)入步驟(3)；(3)、對待拼接圖像和已拼接圖像進(jìn)行整體動態(tài)圖像修正；(4)、根據(jù)無人機航向判斷圖像重疊區(qū)域，獲取模板，進(jìn)行模板匹配并進(jìn)行圖像融合；(5)、完成該幀圖像的拼接，然后進(jìn)入步驟(I)，進(jìn)行下一幀的圖像拼接。
所述的步驟(2)中所述的處理變換包括圖像復(fù)原、圖像增強、幾何校正、空間變換中的一種或任意幾種。
所述的空間變換為平移、旋轉(zhuǎn)、縮放、錯切、投影變換中的一種或幾種。
所述的圖像增強是采用直方圖規(guī)定化方法，圖像增強后，使用均值濾波進(jìn)行圖像去噪。
本發(fā)明以實時獲取的無人機飛行圖像為基礎(chǔ)，借助無人機圖像同步下傳的無人機 GPS、高度、姿態(tài)、速度和相機參數(shù)信息對圖像進(jìn)行處理變換和動態(tài)校正，能夠快速獲取無人機圖像的走向趨勢，縮小匹配搜索范圍，使得匹配時間小于無人機下傳相鄰圖像的跨度實踐，保證了無人機圖像拼接的實時性。本發(fā)明主要用于實現(xiàn)復(fù)雜作戰(zhàn)環(huán)境下，可顯著提高我軍無人機系統(tǒng)的實際作戰(zhàn)水平和戰(zhàn)場感知能力，為下一步多機圖像實時拼接應(yīng)用奠定技術(shù)基礎(chǔ)。


圖I為本發(fā)明的方法流程圖；圖2為獲取的無人機圖像的截圖；圖3為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系圖；圖4為圖2的圖像拼接圖；圖5為圖像拼接的全局示意圖。
具體實施方式
本發(fā)明利用無人機拍攝的圖像都有與圖像對應(yīng)的GPS坐標(biāo)、高度、速度、以及姿態(tài)信息等參數(shù)數(shù)據(jù)匹配的優(yōu)勢條件，提出了一種結(jié)合無人機飛行參數(shù)進(jìn)行無人機圖像實時拼接的方法，來完成無人機圖像的實時、快速拼接。如圖I所示，包括以下步驟(1)、實時獲取無人機下傳的圖像數(shù)據(jù)，并實時獲取與圖像數(shù)據(jù)同步下傳的無人機GPS、 姿態(tài)、高度、速度、相機參數(shù)信息；(2)、根據(jù)步驟(I)的信息對得到的圖像進(jìn)行處理變換，得到預(yù)處理后的圖像后進(jìn)入步驟(3)；(3)、對待拼接圖像和已拼接圖像進(jìn)行整體動態(tài)圖像修正；(4)、根據(jù)無人機航向初步判斷圖像重疊區(qū)域，獲取模板，進(jìn)行模板匹配并進(jìn)行圖像融合；(5)、完成該幀圖像的拼接，然后進(jìn)入步驟(1)，進(jìn)行下一幀的圖像拼接。
所述的步驟(2)中所述的處理變換包括圖像復(fù)原、圖像增強、幾何校正、空間變換中的一種或任意幾種，其中所述的空間變換為平移、旋轉(zhuǎn)、縮放、錯切、投影變換中的一種或幾種。由于圖像的傳送和轉(zhuǎn)換，總要造成圖像的降質(zhì)和模糊，因此需要對模糊或者退化了的圖像進(jìn)行修復(fù)，改善退化圖像的質(zhì)量，使其盡可能復(fù)原出原始的真實圖像，即圖像復(fù)原，采用現(xiàn)有的成熟的現(xiàn)有技術(shù)即可實現(xiàn)?？罩酗w行的環(huán)境背景亮度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于室內(nèi)，特別是在強光或逆光飛行的條件下，對圖像質(zhì)量的影響很大。高空彩色圖像由機載CCD攝取得到，當(dāng)云層較厚，圖像信號則較弱，畫面中的字符信息往往被淹沒在背景中，無法辨識，故需要進(jìn)行圖像增強，本發(fā)明采用直方圖規(guī)定化進(jìn)行圖像增強，直方圖規(guī)定化雖然能夠提高圖像對比度，但是不能去除圖像噪聲，因此，在使用直方圖規(guī)定化進(jìn)行圖像增強后，再使用均值濾波進(jìn)行去噪，具體方法是圖像處理領(lǐng)域內(nèi)成熟的技術(shù)。當(dāng)利用傳感器觀察從對象物所發(fā)射的電磁波以及被對象物所反射的電磁波時，所獲得的圖像中含有對象物、傳感器或環(huán)境所產(chǎn)生的扭曲現(xiàn)象，因此需要進(jìn)行幾何校正。本發(fā)明使用無人機GPS、姿態(tài)、高度、速度、相機參數(shù)數(shù)據(jù)，來進(jìn)行幾何校正，修正圖像坐標(biāo)，幾何校正具體方法也是成熟的現(xiàn)有技術(shù)。
所述的步驟(3)中所述的動態(tài)圖像修正是針對待拼接圖像和已拼接圖像整體進(jìn)行的，根據(jù)實際情況可能采用平移、旋轉(zhuǎn)、縮放中的一種或幾種。下面舉例進(jìn)行說明圖2所示為不同時刻無人機探測的戰(zhàn)區(qū)圖像，由圖可知，需要解決的主要問題就是圖像的旋轉(zhuǎn)，采用空間變換中的旋轉(zhuǎn)對圖像進(jìn)行動態(tài)圖像修正，如果不進(jìn)行動態(tài)圖像修正，直接對圖像進(jìn)行配準(zhǔn)，將無法實現(xiàn)圖像的無縫拼接。由圖2可見無人機在目標(biāo)上空盤旋，圖像的旋轉(zhuǎn)可以理解為坐標(biāo)的平移和旋轉(zhuǎn)組合，旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系如圖3所示。在進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作時，可以以待拼接圖像為基準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)已拼接圖像，也可以以已拼接圖像為基準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)待拼接圖像，下面介紹的公式 是采用以已拼接圖像為基準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)待拼接圖像。DO(成#)圍繞中心點
0旋轉(zhuǎn)a (ex e [0,360))角度后的對應(yīng)點D (U)的坐標(biāo)滿足下列公式
權(quán)利要求
1.一種無人機圖像實時拼接方法，其特征在于包括以下步驟 (1)、實時獲取無人機下傳的圖像數(shù)據(jù)，并實時獲取與圖像數(shù)據(jù)同步下傳的無人機GPS、姿態(tài)、高度、速度、相機參數(shù)信息； (2)、根據(jù)步驟(I)的信息對得到的圖像進(jìn)行處理變換，得到預(yù)處理后的圖像進(jìn)入步驟(3)； (3)、對待拼接圖像和已拼接圖像進(jìn)行整體動態(tài)圖像修正； (4)、根據(jù)無人機航向判斷圖像重疊區(qū)域，獲取模板，進(jìn)行模板匹配并進(jìn)行圖像融合； (5)、完成該幀圖像的拼接，然后進(jìn)入步驟(I)，進(jìn)行下ー幀的圖像拼接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無人機圖像實時拼接方法，其特征在于所述的步驟(2)中所述的處理變換包括圖像復(fù)原、圖像增強、幾何校正、空間變換中的ー種或任意幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無人機圖像實時拼接方法，其特征在于所述的空間變換為平移、旋轉(zhuǎn)、縮放、錯切、投影變換中的ー種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無人機圖像實時拼接方法，其特征在于所述的圖像增強是采用直方圖規(guī)定化方法，圖像增強后，使用均值濾波進(jìn)行圖像去噪。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無人機圖像實時拼接方法，包括以下步驟(1)實時獲取無人機下傳的圖像數(shù)據(jù)，并實時獲取與圖像數(shù)據(jù)同步下傳的無人機GPS、姿態(tài)、高度、速度、相機參數(shù)信息；(2)根據(jù)步驟(1)的信息對得到的圖像進(jìn)行處理變換，得到預(yù)處理后的圖像進(jìn)入步驟(3)；(3)對待拼接圖像和已拼接圖像進(jìn)行整體動態(tài)圖像修正；(4)根據(jù)無人機航向判斷圖像重疊區(qū)域，獲取模板，進(jìn)行模板匹配并進(jìn)行圖像融合；(5)完成該幀圖像的拼接，然后進(jìn)入步驟(1)，進(jìn)行下一幀的圖像拼接。本發(fā)明能夠快速獲取無人機圖像的走向趨勢，縮小匹配搜索范圍，使得匹配時間小于無人機下傳相鄰圖像的跨度實踐，保證了無人機圖像拼接的實時性。
文檔編號G06T5/00GK102982515SQ20121040574
公開日2013年3月20日 申請日期2012年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月23日
發(fā)明者郭博雷, 王勇 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第二十七研究所