无人机影像像方自动镶嵌关键技术的研究

论文摘要

本文以大视角面阵CCD相机以及无人机获取的彩色影像为基础,针对像面光照不均匀模型作了详细分析,应用马斯克匀光算法和小波变换算法完成了匀光处理。总结了拼接过程中误差传播模型。基于模拟数据,应用自由网平差理论对多张影像进行了区域网平差解算。最后,利用基于不规则三角网和改进的SZELISKI拼接算法实现了影像的拼接。本文主要内容有:1、根据大视角相机普遍存在的像面光照不均匀问题,推导了像面照度计算公式,应用模版匀光、反差同步改正的方法解决了像面存在系统性光照度不均匀的问题,加快了数据处理的速度。通过小波变换的方法,调整小波近似系数和细节系数,实现对影像照度不均匀性的整体改正,并兼顾保持影像细节的特征,获得了较好的效果。2、讨论并比较了常见的几种几何变形。详细分析了像片拼接过程中误差的传播,分别叙述了系统误差和偶然误差对航带像片中的像点坐标影响。3、阐述了自由网平差的原理与过程,推导了自由网平差的误差模型,并进行法方程答解。利用一组模拟数据确定先验权值,作为真实数据处理赋权值的依据。在增加角元素及线元素误差的情况下,确定其对影像拼接结果的影响。4、比较了几种重采样方法,运用计算机图形学的方法确定重叠区域。应用不规则三角网的方法进行图像的配准与拼接。使用改进的SZELISKI拼接算法进行影像拼接,通过参数控制,使拼接缝附近受影响的区域可以进行调整,更符合人们的视觉习惯。通过对这些技术的研究,对获取的大面阵CCD原始影像数据及无人机数字影像经过辐射校正,图像配准,影像拼接,快速地实现了大区域、大幅面的影像图。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 传统摄影测量技术
• 1.1.2 国内外航空影像发展状况
• 1.1.3 低空无人机数据的特点
• 1.1.4 自由影像处理的研究现状
• 1.2 论文选题的意义
• 1.3 论文的研究内容及目标
• 第二章 影像辐射误差与匀光处理
• 2.1 辐射误差源
• 2.2 像面照度不均匀模型
• 2.2.1 基本概念
• 2.2.2 像面光照分析与光照度模型
• 2.2.3 影像增强处理的常用算法
• 2.3 基于马斯克匀光理论的影像匀光
• 2.3.1 马斯克匀光理论
• 2.3.2 反差的同步改正
• 2.3.3 实验结果
• 2.4 基于小波变换的影像匀光
• 2.4.1 照度敏感的小波系数分析
• 2.4.2 小波系数调整方法
• 2.4.3 实验与结果分析
• 第三章 影像拼接的几何误差分析
• 3.1 影像拼接的几何误差
• 3.1.1 几何误差的来源
• 3.1.2 几何误差的特性
• 3.1.3 传统的变换模型
• 3.1.4 透视变换模型
• 3.2 拼接过程中误差传播的模型
• 3.2.1 两种性质的误差传播
• 3.2.2 像方影像拼接中投影中心坐标的误差传播
• 3.3 实验验证与对策
• 第四章 影像自由网平差
• 4.1 引言
• 4.2 模拟数据的生成
• 4.3 自由网平差的基本原理
• 4.4 关键权值的确定
• 4.4.1 像片外方位元素与地面点坐标分组给定权值
• 4.4.2 线元素与角元素分开给定权值
• 4.5 实验与结论
• 4.5.1 模拟数据
• 4.5.2 真实数据
• 第五章 影像拼接
• 5.1 影像重采样
• 5.1.1 常用的重采样方法
• 5.1.2 重采样过程中影像分辨率的变化
• 5.2 影像重叠区域的确定
• 5.2.1 坐标系的定义
• 5.2.2 矢量化数据重叠区域确定的方法
• 5.3 地面等高条件下的影像拼接
• 5.3.1 规则区域的划分
• 5.3.2 不规则三角网的特点及生成
• 5.3.3 传统的拼接方法
• 5.3.4 实验结果以及应用中的优缺点
• 5.4 地面非等高条件下的影像拼接
• 5.4.1 使用 TIN算法减小投影差对拼接的影响
• 5.4.2 改进的SZELISKI拼接算法
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 进一步的工作
• 6.3 展望
• 参考文献
• 附录
• 作者简历 攻读硕士学位期间完成的主要工作
• 致谢