基于SIFT的航空视频影像镶嵌关键技术的研究

论文摘要

航空摄影获取的高分辨率多时遥感图像已在土地环境监测、灾害救助等领域得到了广泛的应用。在上述应用中,图像的镶嵌与信息融合是关键步骤。传统的镶嵌方法一般采用局部匹配、信息熵等方式,对图像的旋转、尺度变换、光照等因素较敏感。因此,本文以尺度、旋转不变的SIFT算法为工具,重点研究了低空拍摄航空视频图像的拼接,主要工作如下：1.详细分析了SIFT描述子的生成过程,针对视频图像特点提出了一种快速的SIFT描述子生成方法。该算法针对SFT描述子的维数过多导致特征提取与匹配的时间代价问题,提出了64维的扇形特征描述子,降低了特征描述子的维数。此外,本文将改进的SIFT特征运用到整体平差模型,该模型用于解算图像之间的仿射变换参数。仿真实验表明改进的SIFT描述子有效提高了图像特征提取、特征匹配与拼接的速度。2.提出了改进的航拍图像拼接缝消除算法。由于多时影像色调和亮度差异、变换参数不精确会导致拼接后的图像有明显的拼接缝。分析低空航拍视频图像的特点,影像一般存在畸变和较小的灰度差异。因此,采用渐入渐出融合算法将使拼接后的影像存在多条垂直和水平的拼接缝,传统的动态宽度拼接缝消除算法也不能起到很好的效果。本文针对上述特点,提出了新的拼接缝的确定方法,主要将复杂的多度重叠区域问题简化为两度重叠区域,使多条垂直和水平拼接缝减少到一条。针对一组航拍视频图像的实验表明,本文提出的拼接缝消除算法提高了拼接后的视觉效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 课题研究背景、目的与意义
• 1.2 国内外研究现状及应用
• 1.3 图像拼接的应用领域
• 1.4 本论文主要研究工作及组织结构
• 1.4.1 本文研究内容
• 1.4.2 本文组织结构
• 第二章 视频影像拼接的理论基础
• 2.1 无人机航空遥感系统航拍特点
• 2.2 成像的几何基础与图像的变换模型
• 2.2.1 成像的几何基础
• 2.2.2 摄像机的运动
• 2.2.3 影像的几何变换模型
• 2.3 遥感图像拼接涉及的主要内容和流程
• 2.4 遥感视频影像拼接的关键技术
• 2.5 本章小结
• 第三章 局部特征检测算法以及SIFT的改进
• 3.1 局部不变特征SIFT及其的改进算法
• 3.2 局部不变特征SIFT算法原理
• 3.3 改进的SIFT算法
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于整体平差的视频影像拼接
• 4.1 最小二乘估计
• 4.2 基于仿射变换的整体平差模型
• 4.3 影像重采样
• 4.4 将改进的SIFT应用于整体平差模型的视频影像拼接
• 4.5 本章小结
• 第五章 遥感图像融合算法的研究及拼接缝算法的改进
• 5.1 图像融合经典算法
• 5.2 主要的拼接缝消除算法
• 5.3 影像重叠区域的确定及改进的动态拼接缝消除算法
• 5.4 本章小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文