基于控制点配准算法的无人机遥感影像自动无缝拼接技术

传统无人机遥感影像自动无缝拼接技术无法精准匹配影像信息,导致无人机遥感影像拼接结果出现大量缝隙,拼接效果差。因此提出了基于控制点配准算法的无人机遥感影像自动无缝拼接技术。遵循无人机影像成像原理,获取无人机遥感影像,并将数据以图像格式文件形式存储。设置阈值,剔除最邻近域和次邻域比值大于阈值的控制点,对影像坐标平移和缩放数据标准化处理,彻底消除坐标变换对图像配准影响。构建相似变换矩阵,获取新的控制点集,使用直接线性变换算法预估变换矩阵,得到线性解。经过粗、细配准,确定不同图像重叠区域。搜索最佳拼接线,使用加权平均融合法消除拼接缝,由此设计拼接流程。由实验结果可知,该技术能够精准匹配影像信息,检测到影像最大分辨率为1000*800,具有良好拼接效果。     

基于Marr小波改进的SIFT算法的遥感影像配准

针对遥感图像配准方法中错误匹配点对过多、配准效率低和其他性能,提出了一种基于小波的遥感图像配准方法。首先,利用尺度空间理论下的Marr小波对参考图像和待配准图像进行特征提取,然后利用欧氏距离对参考图像和待配准图像的特征点进行初配准,再根据随机采样一致法,对初配准结果进行精配准。为了验证方法的有效性,选择无人机实时航拍图像、不同时相变化遥感图像以及遥感不同高度的遥感图像。实验结果表明:该方法与SIFT(Scale Invariant Feature Transform)算法以及其他改进SIFT算法相比可以有效剔除错误匹配点对,提高了配准精度,同时提高配准效率两倍以上。该方法可以应用于不同遥感数据源,能够有效地提高配准精度,降低配准时间。     

基于无人机航拍图像的关键目标点间距测量研究

为了解决以往测距方法受到噪声影响而导致测量结果精准度低的问题,提出了基于无人机航拍图像的关键目标点间距测量研究。依据无人机航拍图像上下行链路测距原理,设计测量方案实现流程。利用三轴机光电经纬仪获取关键目标点方位角和高低角,采用灰度信息匹配方法匹配图像,标记参考点。根据参考点生成特征描述子,通过局部自相关函数曲率对多维特征描述子进行分类,并对像素点进行检测,以此提取特征点,通过无人机上下行链路获取的图像信息进行间距测量计算。经过图像坐标变换、重采样、图像增强、图像平滑步骤完成误差修正,实现去燥目的。在地空链路有线测试平台上进行数值分析,由结果可知,基于无人机航拍图像测距结果更为精准,有效提高了在复杂地理环境下方法测量精度。     

面向复杂地形的无人机集群遥感图像自动几何配准算法

为了提高无人机集群遥感图像自动几何配准精度,设计一个面向复杂地形的无人机集群遥感图像自动几何配准算法。首先获取遥感图像的特征点,然后计算图像特征向量,在此基础上,建立尺度空间模型找到图形间的连接关系,同时,建立图像匹配原则,通过匹配原则建立变换空间,确定两点之间的联系,最后建立配准模型,实现无人机集群遥感图像自动几何配准。实验结果表明,所研究的配准算法提高了配准精度与配准效率。     

结合SIFT和Delaunay三角网的遥感图像配准算法

针对高分辨率遥感图像中提取的特征点数目过大且易存在误匹配点的问题,提出了一种粗配准和精配准相结合的高分辨率遥感图像配准算法.首先对图像降采样处理后,提取大尺度空间下的SIFT特征点,求得仿射变换模型完成图像粗配准;然后对图像进行分块,利用SIFT方法对每幅子块图像提取特征点,并找到对应子块图像之间的匹配点对;之后利用特征点构建Delaunay三角网,计算每对子块图像之间的三角形相似度,构成相似矩阵,从中挑选相似度大的三角形对以构成精确匹配点对;最后利用得到的精确匹配点对实现最终的图像配准.该算法能够减少提取的特征点数且剔除更多的错误匹配点,从而进一步提高精确匹配点率.实验结果表明了算法的有效性.     

高分辨率遥感图像配准控制点均匀化算法

针对多源遥感图像普遍具有数据量大、辐射差异大等特征,而现有的图像配准算法无法直接应用于遥感图像自动配准处理中的问题,综合考虑控制点的密度和分布,提出了一种高分辨率遥感图像自动配准算法。首先,将待配准图像和参考图像降采样到单机可以处理的大小,利用尺度不变特征变换(SIFT)算法建立降采样图像间的初始匹配;其次,将原始待配准图像按照网格分割为子图像,并利用初始匹配找到每幅子图像在参考图像上的对应子图像;再次,利用SIFT和极大稳定区域(MSER)特征点的空间互补性,在每一对子图像上提取大量特征点;最后,利用随机采样一致性(RANSAC)算法剔除误配后,采用基于最大团问题的贪心法进行控制点均匀化处理,进一步剔除冗余的控制点。与现有的基于SIFT特征和基于灰度的遥感图像配准算法相比,本算法在配准精度和控制点的分布均匀度等方面具有优越性。     

基于SURF特征点的图像配准系统

提出一种基于SURF特征点的图像自动配准方法。首先在图像的尺度空间中提取特征点,然后对特征点进行亚像素定位,并赋予主方向。根据特征点邻域信息分布计算得到特征向量后,利用最近邻特征点距离与次近邻特征点距离之比得到初始匹配点对。然后使用RANSAC算法剔除错误匹配特征点对,同时计算得到图像之间的变换参数。实验结果表明该方法能够实现不同分辨率图像的自动配准。     

基于SUSAN特征点的图像配准算法

提出了一种基于SUSAN算法提取图像特征点并进行图像配准的改进算法。首先采用SUSAN算子对图像进行特征点提取,然后利用最近邻次近邻比值法对特征点进行粗匹配,通过RANSAC（随机抽样一致性）算法剔除错误的匹配点对;最后通过重采样和双线性插值完成图像的配准。实验结果表明,本算法在图像配准中具有一定的有效性。     

基于局部不变特征的遥感图像自动配准方法

提出了一种基于图像局部不变特征的遥感图像全自动配准算法.首先在图像二维平面空间和尺度空间中同时检测局部极值作为特征点,并在特征点邻域提取局部不变特征描述子--尺度不变特征变换(SIFT).然后运用稳健的随机采样一致性(RANSAC)算法将匹配点集划分为内点和外点,在内点域上精确地估计出图像变换模型.实验利用仿真数据测试了SIFT特征的可重复性和可匹配性,利用卫星图像验证了此自动配准算法的有效性和稳健性.     

基于改进SIFT的无人机航拍图像快速配准研究

为了提高无人机航拍图像配准的实时性,通过分析无人机巡航高度相对稳定及图像缺乏高频的细节信息的特点,提出了一种改进SIFT特征点检测方法,显著提高了图像的配准速度,并构建了一个用于图像拼接的航空影像数据集进行实验验证.首先分析了SIFT(Scale Invariant Feature Transform)算法关于特征点尺度不变性的理论依据及实现方法,提出了消除冗余性能的策略;然后采用减少高斯金字塔阶数与层数以及选择在每阶的第三层图像开始检测极值点,以减小差分尺度空间规模的方法;最后在数据集上进行了与现有图像配准方法的对比实验.实验结果证明,所提方法能够获得匹配稳健、鲁棒性高的特征点,匹配耗时只有经典SIFT的1/10,该方法为无人机航拍图像快速拼接提供了技术支持.     

空间约束的无人机影像SURF特征点匹配

与普通场景图像相比,无人机影像中纹理信息较丰富,局部特征与目标对象“一对多”的对应问题更加严重,经典SURF算法不适用于无人机影像的特征点匹配.为此,提出一种辅以空间约束的SURF特征点匹配方法,并应用于无人机影像拼接.该方法对基准影像整体提取SURF特征点,对目标影像分块提取SURF特征点,在特征点双向匹配过程中使用两特征点对进行空间约束,实现目标影像子图像与基准影像的特征点匹配;根据特征点对计算目标影像初始变换参数,估计目标影像特征点的匹配点在基准影像上的点位,对匹配点搜索空间进行约束,提高匹配速度与精度;利用点疏密度空间约束,得到均匀分布的特征点对.最后,利用所获取的特征点对实现无人机影像的配准与拼接,通过人工选取均匀分布的特征点对验证拼接精度.实验结果表明,采用本文方法提取的特征点能够得到较好的无人机影像拼接效果.     

新型优化SIFT的图像快速配准方法研究

针对尺度不变特征变换（Scale Invariant Feature Transform,SIFT）算法图像配准时间长、匹配率低等问题,提出了重合区域图像极值特征提取法以及图像降采样特征配准法。在特征匹配的过程中,重点考虑重叠区域的特征匹配点对极值一致性约束条件,并利用差分尺度空间的局部单极值,以减小冗余特征点,节约特征提取与匹配时间;在此基础上,以图像尺度大小（选择180×180）作为缩放约束,对图像进行同比例插值缩小,并根据缩放后图像与原始图像变换矩阵之间的关系,计算出原始图像变换矩阵,实现图像的快速、精确配准。利用实例验证了所提方法的有效性和可行性。     

基于特征点的伪匹配点去除算法

基于特征点的图像配准中伪匹配点的存在影响变换矩阵的计算精度,容易造成图像配准失败.根据SIFT特征匹配中存在的伪匹配点,提出一种伪匹配点去除算法.两幅待配准图像的正确匹配点在坐标位置上有差值相似性,伪匹配点的坐标差值与正确匹配点的坐标差值差异大,利用这种坐标差值的波动对伪匹配点进行去除.实验结果表明,待配准图像中的伪匹配点得到了有效去除,与RANSAC算法相比,时间复杂度大幅减小.     

一种倾斜影像几何纠正的有效方法

针对航摄时拍摄角度倾斜于地面而产生的倾斜影像的几何畸变问题,提出了一种基于空间变换的倾斜影像纠正方法。首先根据坐标转换数学模型和新影像的采样间隔,确定出新影像的大小和原影像在新影像中的坐标域;然后在新影像中判断并统计出在坐标域内的像素点,构成坐标域点集;最后推导了转换模型的反变换,建立了关于原影像图像坐标的线性方程组并进行了改进整理,求解方程组的解并转换成像素坐标后,利用最近邻插值获取到坐标域各点的灰度值,以实现影像的纠正。通过Matlab进行了实验,对倾斜影像纠正效果良好,较一般算法相比耗时更少,该研究提出的算法可用于倾斜影像的配准、拼接和建模等处理。     

基于ASIFT算法的低重叠度无人机影像拼接方法

在无人机平台上采用低重叠方式成像能够大大提高数据获取效率,可满足包括应急救援和航空侦察等时效性要求很高的特殊领域应用需求。然而,此类影像具有重叠度低和旋转角大的特点,利用常规正射影像镶嵌的方法进行拼接往往带来较大的拼接误差。提出了基于ASIFT算法的低重叠图像配准方法,并对序列影像做光束法平差处理,得到最优变换矩阵后,结合多分辨率样条融合算法进行全景影像输出。实验结果表明:该方法可以获取足够数量稳定的匹配点对,较好地约束了序列影像之间的几何关系,得到的拼接影像无缝清晰,适应于低重叠度无人机影像的快速拼接。     

An automatic geometric precision correction system based on hierarchical registration for HJ-1 A/B CCD images

On 6 September 2008, two optical satellites, HJ-1 A and B (HJ-1 A/B), were successfully launched from China. However, the system geometric correction products of the HJ-1 A/B charge-coupled device (HJ-1 images) have low geometric precision and need to be corrected. The HJ-1 images have a large aspect angle, a wide swath width, and a large image size. Furthermore, the local geometric distortions are too complex in one scene. Given these characteristics of HJ-1 images, geometric correction is still a challenging work. This article proposes an automatic geometric precision correction system (GPCS) based on the automatic registration between HJ-1 images and Landsat Thematic Mapper images. First, the coarse image matching method based on geometric-restricted scale-invariant feature transform (SIFT) is used to determine the coarse global transformation between the HJ-1 image and the reference image. Second, inspired by the hierarchical method of non-rigid registration for medical images, a hierarchical image matching approach is proposed based on the combination of SIFT feature points and template matching. This approach decomposes a matching problem of a whole image into numerous matching problems of image blocks and can overcome the impact of local distortions in HJ-1 images. Hierarchical random sample consensus (RANSAC) based on digital elevation model (H-RANSAC) is used to remove incorrect control points. Third, an HJ-1 image is rectified using a triangulated irregular network. Finally, the automatic evaluation method based on automatic image matching between the corrected HJ-1 image and the reference image is adopted to evaluate the geometric precision. On the one hand, experiments on eight HJ-1 images demonstrate the efficiency and accuracy of the different steps of GPCS. On the other hand, experiments on 1000 HJ-1 images also demonstrated the robustness, accuracy, and suitability for batch processing.     

基于SIFT和TPS算法的四旋翼无人机图像自动配准

针对四旋翼无人机图像姿态倾角大、图像变形明显等特点,采用尺度不变特征变换(SIFT)算法和薄板样条模型(TPS)对四旋翼无人机图像进行特征点匹配和配准实验研究,从拼接图像的目视效果和配准均方差方面比较分析了TPS模型与常用的仿射变换及多项式变换模型的图像配准效果。结果表明:在SIFT算法精确的同名点匹配下,TPS变换模型能够兼顾四旋翼无人机图像的整体刚性变形及局部的非刚性变形,无论是目视效果还是均方差定量分析,TPS变换的图像配准精度最高\,效果最好,能够满足四旋翼无人机图像的快速配准、拼接要求。     

利用地面景象信息辅助的无人机自主定位技术

针对无人机自主定位过程中GPS定位系统失效的问题,提出了一种利用地面景象信息辅助的无人机自主定位技术,首先利用无人机所拍摄的实时航拍图像,与预先储存在无人机计算机中地面景象的数字化地形图进行匹配,从匹配结果中提取一个同名像点,结合地面景象数字化地形图所提供的数据信息获取此同名像点的地理位置坐标,根据同名像点位置与无人机位置间的几何关系,结合机载光电测量系统的坐标转换过程,实现无人机的自主定位过程。利用已知的地面同名像点的地理位置信息,反推出无人机的地理位置信息具有一定的创新性。由于整个定位过程存在实际误差,因此利用无人机飞行时记录的数据,采用蒙特卡罗法对定位误差进行仿真试验。试验结果表明该技术能够在误差允许范围内,在GPS定位系统失效的情况下完成无人机的自主定位     

多图无缝拼接的配准算法

针对多幅待拼接数字图像所存在的曝光程度差异、图像配准误差、被摄物本身形态变化以及光学成像过程所产生的畸变等原因都会出现明显的拼接缝隙现象,即,在视觉效果上能够明显看得出存在“接缝线”和清晰地分辨出处于“接缝线”两侧存在着明显色差或亮度的原始相邻两幅图像等技术问题,提出一种多图像无缝拼接的智能配准融合算法.通过建立图像非线性畸变矫正数学模型、图像数据坐标转换、图像畸变校正及其求逆运算、寻找相邻两幅图像上的公共特征点、图像配准与融合等过程,能够完善地解决大型宽幅（广角）平面图像自动无缝拼接的技术难题.