高原地區(qū)無人機(jī)偵察視頻圖像配準(zhǔn)研究.pdf

1、近年來，無人機(jī)航拍技術(shù)迅速發(fā)展，人們使用無人機(jī)搭載相機(jī)進(jìn)行低空航拍獲取目標(biāo)區(qū)域的高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)。作為傳統(tǒng)載人機(jī)航拍和衛(wèi)星遙感的有效技術(shù)補(bǔ)充，無人機(jī)航拍技術(shù)具有自動(dòng)化、低成本、高時(shí)效等優(yōu)勢(shì)，在軍事地形偵察、泥石流災(zāi)害評(píng)估、動(dòng)植物生態(tài)調(diào)查等實(shí)際工作中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。利用無人機(jī)對(duì)高原地區(qū)低空航拍獲取目標(biāo)區(qū)域的視頻數(shù)據(jù)，并針對(duì)高原地區(qū)無人機(jī)偵察視頻圖像序列進(jìn)行拼接得到目標(biāo)區(qū)域的全景圖像，具有很大的實(shí)用價(jià)值。
　　單幅圖像視場(chǎng)范圍小，

2、只能覆蓋部分區(qū)域以及相幅小，數(shù)量多是無人機(jī)偵察視頻圖像的共同特點(diǎn)。除了具有無人機(jī)偵察視頻圖像的共同特點(diǎn)以外，高原地區(qū)無人機(jī)偵察視頻圖像還具有以下顯著特點(diǎn)：（1）無人機(jī)機(jī)體小，飛行高度低，其穩(wěn)定性和抗風(fēng)能力差，易發(fā)生傾斜、抖動(dòng)，因此圖像存在比較嚴(yán)重的幾何畸變；（2）圖像紋理比較單一，主要表現(xiàn)為荒漠、凍土，圖像特征很不明顯。以上特點(diǎn)使得傳統(tǒng)目標(biāo)區(qū)域圖像全景拼接方法在圖像特征提取和特征匹配環(huán)節(jié)特別容易出現(xiàn)失配、誤配的情況，同時(shí)由于環(huán)境的復(fù)雜，

3、無法通過設(shè)立地面控制點(diǎn)實(shí)現(xiàn)圖像幾何畸變校正，給高原地區(qū)無人機(jī)偵察視頻圖像全景拼接帶來了諸多挑戰(zhàn)。
　　針對(duì)特征點(diǎn)不明顯的高原地區(qū)無人機(jī)航拍視頻數(shù)據(jù)，采用常規(guī)基于特征的圖像拼接方法容易出現(xiàn)誤配、失配的問題，本文研究利用慣導(dǎo)數(shù)據(jù)等多源信息對(duì)基于SIFT特征的拼接算法進(jìn)行改進(jìn)，目的是將存在重疊度的多幅高原地區(qū)無人機(jī)偵察視頻圖像有效拼接成一幅平滑無縫、高分辨率的全景圖。論文主要工作及創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　1.對(duì)高原地區(qū)無人機(jī)偵察視頻數(shù)據(jù)

4、的獲取概況和特點(diǎn)進(jìn)行了介紹，在此基礎(chǔ)上深入分析和總結(jié)了高原地區(qū)無人機(jī)視頻圖像傳統(tǒng)拼接方法失效的原因和需要解決的關(guān)鍵問題。結(jié)合無人機(jī)慣導(dǎo)系統(tǒng)的工作原理分析了引起無人機(jī)偵察視頻圖像幾何畸變的主要誤差來源。
　　2.提出了一種面向慣導(dǎo)誤差補(bǔ)償?shù)臒o人機(jī)偵察視頻圖像幾何校正算法。針對(duì)無人機(jī)慣導(dǎo)數(shù)據(jù)信息精度低的情況，建立了一種基于Kalman濾波的誤差補(bǔ)償模型，對(duì)慣導(dǎo)系統(tǒng)記錄的位置參數(shù)和無人機(jī)飛行姿態(tài)參數(shù)進(jìn)行修正；針對(duì)高原地區(qū)無法設(shè)置地面控制