航拍图像自动拼接方法研究

论文摘要

航拍图像在空中检测预警、灾害控制、数字地图生成、军事侦察、目标跟踪与无人机辅助导航等方面具有十分重要的应用价值,而航拍图像自动拼接技术在其中起着关键作用。航拍图像的特点是多视点、大视场。要实现航拍图像自动拼接,难点在于特征点的选取、匹配和整体优化校正。文章分析了基于特征和基于区域的两种特征点匹配方法的优缺点,采用SIFT方法提取和匹配航拍图像特征点,根据航拍图像特点对SIFT算法进行了简化,并利用块匹配法对特征点对准确化。针对航拍图像视点离散、视角变化有一定规律的特点,引入了适用于相机任意运动的模型,利用非线性LMS对模型参数进行估计。多幅图像拼接累积误差不可忽视,文章分析了累积误差产生的原因和传递,根据捆绑调整整体优化策略,提出了带周期约束的航拍图像全局对齐方法。实验表明,这种方法拼接效果较好,能有效减少累积误差。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 图像拼接技术研究现状
• 1.2.1 基于特征的图像拼接算法
• 1.2.2 基于区域的图像拼接算法
• 1.2.3 全景图像拼接现状
• 1.2.4 航拍图像拼接的特点
• 1.3 本文主要研究内容
• 1.4 文章结构安排
• 第二章 特征点匹配
• 2.1 引言
• 2.2 SIFT 特征匹配
• 2.2.1 SIFT 特征提取原理
• 2.2.2 SIFT 特征提取过程
• 2.2.3 SIFT 匹配实验
• 2.3 块匹配技术
• 2.3.1 块匹配算法原理
• 2.3.2 匹配准则
• 2.3.3 搜索策略
• 2.4 本文所采用的特征匹配方法
• 2.4.1 SIFT 初始化特征点对
• 2.4.2 块匹配法精确点对
• 2.5 本章小结
• 第三章 成像模型运动参数估计
• 3.1 成像模型
• 3.1.1 双目成像模型
• 3.1.2 成像模型校正
• 3.2 模型参数求解
• 3.3 8-参数投影模型
• 3.3.1 变换优化法思想
• 3.3.2 模型参数初始化
• 3.3.3 模型参数求解
• 3.3.4 实验结果与算法分析
• 3.4 相机运动参数模型
• 3.4.1 定点运动参数模型
• 3.4.2 任意运动参数模型
• 3.4.3 相机内外参数估计
• 3.5 基于片的算法
• 3.5.1 基于片的简化计算
• 3.5.2 相关性搜索
• 3.6 本章小结
• 第四章 全局拼接及其递推求解
• 4.1 图像拼接的累积误差分析
• 4.2 整体优化策略
• 4.2.1 捆绑调整
• 4.2.2 最优性标准
• 4.3 多幅图像拼接模型
• 4.3.1 多模型参数方程组的建立
• 4.3.2 图像序列的递推拼接
• 4.4 带约束的全局对齐
• 4.4.1 带有约束的最小二乘法
• 4.4.2 模型参数初始化
• 4.4.3 共轭梯度法求解（共轭方向法）
• 4.5 本章小结
• 第五章 系统实现及实验分析
• 5.1 实验系统实现
• 5.2 算法流程
• 5.3 实验结果及分析
• 5.4 本章小节
• 第六章 结束语
• 6.1 本文的主要工作
• 6.2 下一步研究方向
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果
• 附录A 台北卫星遥感实验图片