高原地區(qū)無人機偵察視頻圖像配準(zhǔn)研究.pdf

1、近年來，無人機航拍技術(shù)迅速發(fā)展，人們使用無人機搭載相機進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)載人機航拍和衛(wèi)星遙感的有效技術(shù)補充，無人機航拍技術(shù)具有自動化、低成本、高時效等優(yōu)勢，在軍事地形偵察、泥石流災(zāi)害評估、動植物生態(tài)調(diào)查等實際工作中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。利用無人機對高原地區(qū)低空航拍獲取目標(biāo)區(qū)域的視頻數(shù)據(jù)，并針對高原地區(qū)無人機偵察視頻圖像序列進行拼接得到目標(biāo)區(qū)域的全景圖像，具有很大的實用價值。
　　單幅圖像視場范圍小，

2、只能覆蓋部分區(qū)域以及相幅小，數(shù)量多是無人機偵察視頻圖像的共同特點。除了具有無人機偵察視頻圖像的共同特點以外，高原地區(qū)無人機偵察視頻圖像還具有以下顯著特點：（1）無人機機體小，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，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，同時由于環(huán)境的復(fù)雜，

3、無法通過設(shè)立地面控制點實現(xiàn)圖像幾何畸變校正，給高原地區(qū)無人機偵察視頻圖像全景拼接帶來了諸多挑戰(zhàn)。
　　針對特征點不明顯的高原地區(qū)無人機航拍視頻數(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)等多源信息對基于SIFT特征的拼接算法進行改進，目的是將存在重疊度的多幅高原地區(qū)無人機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)新點如下：
　　1.對高原地區(qū)無人機偵察視頻數(shù)據(jù)

4、的獲取概況和特點進行了介紹，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)合無人機慣導(dǎo)系統(tǒng)的工作原理分析了引起無人機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)誤差補償?shù)臒o人機偵察視頻圖像幾何校正算法。針對無人機慣導(dǎo)數(shù)據(jù)信息精度低的情況，建立了一種基于Kalman濾波的誤差補償模型，對慣導(dǎo)系統(tǒng)記錄的位置參數(shù)和無人機飛行姿態(tài)參數(shù)進行修正；針對高原地區(qū)無法設(shè)置地面控制