基于無人機(jī)航拍視頻的快速特征匹配與相機(jī)方位估計方法研究.pdf

1、無人機(jī)航拍是獲取空間數(shù)據(jù)的重要途徑，被廣泛應(yīng)用于軍事和民用領(lǐng)域中.其中，基于無人機(jī)航拍視頻影像的三維重建技術(shù)，在城市規(guī)劃、變化檢測、災(zāi)害評估等應(yīng)用中發(fā)揮著重要作用.在視頻影像的三維重建流程中，特征匹配是基礎(chǔ)步驟，為相機(jī)方位及參數(shù)估計提供可靠輸入信息;相機(jī)方位估計是三維重建的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其估計精度與三維重建的效果息息相關(guān).因此，如何提升特征匹配的速度和相機(jī)方位的估計精度是當(dāng)前圖像處理、三維重建等領(lǐng)域的研究熱點.為此，本文針對無人機(jī)航拍視頻影

2、像的特點，重點研究了快速特征匹配和相機(jī)方位估計問題，主要研究工作如下:
　　1、針對航拍視頻影像的特征點提取與匹配速度問題，提出了無跡卡爾曼濾波和KLT匹配算法相結(jié)合的特征點跟蹤算法，實現(xiàn)了相鄰幀特征點的方位預(yù)測與快速匹配.該算法首先針對航拍視頻特點，利用無跡卡爾曼濾波在相鄰幀中進(jìn)行特征點預(yù)測，以確定匹配范圍;其次，根據(jù)KLT匹配算法對特征點進(jìn)行跟蹤，得到的匹配結(jié)果作為觀測值;最后，通過卡爾曼增益修正得到特征點的準(zhǔn)確位置.對比實驗

3、證明了該算法不僅高效，而且在匹配精度方面優(yōu)于KLT算法.
　　2、針對航拍視頻幀視差變化小的特點，提出了關(guān)鍵幀篩選算法，以減少頻繁相機(jī)方位估計帶來的累計誤差問題.該算法以特征點對數(shù)量和運動大小作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，首先利用特征點對計算出圖像幀之間的平移量和旋轉(zhuǎn)量，然后進(jìn)行加權(quán)綜合求出圖像間的相異度，設(shè)置閾值篩選關(guān)鍵幀.對比實驗證明了通過本文算法得到的關(guān)鍵幀的相機(jī)方位比ORB-SLAM得到的關(guān)鍵幀的初始相機(jī)方位精度高.
　　本文首先提