本文關(guān)鍵詞：低空輕小型無人機(jī)遙感圖像快速拼接關(guān)鍵技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 無人機(jī)圖像 GPU-Sift Ransac 多圖像相對定向

【摘要】：因無人機(jī)平臺在獲取數(shù)據(jù)時擁有簡單、快速和方便的特點,其適用于不同的領(lǐng)域的圖像獲取。目前利用無人機(jī)飛行平臺搭載的傳感器包括卡片相機(jī)、微單相機(jī)、量測型相機(jī)、小型LIDAR和高光譜相機(jī)等,但相比于傳感器硬件與平臺的快速發(fā)展,后期處理軟件的效率和處理能力明顯不足,特別是軟件的現(xiàn)場處理能力。同時,對于低空輕小型無人機(jī)圖像來說,其在獲取圖像時平臺的穩(wěn)定性較差,易受外界天氣條件的影響,使獲取的圖像三個旋轉(zhuǎn)角變化相對較大,從而幾何變形對地面高程變化特別敏感,當(dāng)測區(qū)圖像規(guī)模特別大的時候,近似的多項式校正模型等所產(chǎn)生的幾何校正誤差會被放大,很難滿足圖像拼接時對圖像幾何校正精度的要求。目前輕小型無人機(jī)平臺無法獲取準(zhǔn)確圖像拍攝時的外方位元素,所以在使用共線方程作為無人機(jī)圖像幾何校正模型時,需要考慮如何計算出圖像的外方位元素。本文基于上述低空輕小型無人機(jī)圖像所具有的特點,同時結(jié)合硬件性能加速無人機(jī)圖像后期處理的速度,使無人機(jī)圖像快速拼接軟件擁有現(xiàn)場處理的能力,論文主要內(nèi)容如下:1.GPU-Sift特征描述符提取;在已有Sift特征提取流程中各個環(huán)節(jié)的性能基礎(chǔ)上,針對無人機(jī)高分辨率圖像的特點,討論Sift算法中部分參數(shù)設(shè)置,在保證不影響匹配精度的基礎(chǔ)上,通過限制Sift算法構(gòu)建高斯金字塔的數(shù)量,控制提出特征點的數(shù)量,提高運(yùn)算的性能。同時利用GPU的并行性能,進(jìn)一步加速特征點提取,評價GPU-Sift運(yùn)算時間。2.構(gòu)建潛在圖像匹配對;針對大規(guī)模圖像集中存在的大量無效圖像匹配關(guān)系,利用相機(jī)GPS信息的歐氏空間距離關(guān)系,快速構(gòu)建潛在圖像匹配對,以加速后期圖像匹配,從而改善整體的運(yùn)算性能。同時考慮在無幾何約束的情況下,通過研究以詞匯樹的方式快速檢索可能的圖像匹配對,并評價其結(jié)果的可靠性。3.GPU-Sift特征匹配;此階段采用GPU的并行處理化KD樹檢索環(huán)節(jié),而通過CPU運(yùn)算構(gòu)建KD樹,并通過實驗評價時間性能的改善情況。4.Ransac算法;針對最近鄰與次近鄰比值剔除誤匹配后的Sift匹配點對,結(jié)合Ransac中三個影響性能和迭代次數(shù)的參數(shù),分析基于Ransac剔除粗差的5點法解算本質(zhì)矩陣的問題,給出適合高分辨率無人機(jī)圖像Sift特征匹配關(guān)系的Ransac參數(shù)。5.多圖像相對定向;利用已知相機(jī)標(biāo)定參數(shù)(包括相機(jī)鏡頭畸變參數(shù)和內(nèi)方位元素),建立基于本質(zhì)矩陣的多圖像相對定向模型,利用全局光束法平差方法解算整個測區(qū)圖像間相對定向關(guān)系和測區(qū)的物方點坐標(biāo)。
【關(guān)鍵詞】：無人機(jī)圖像 GPU-Sift Ransac 多圖像相對定向
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP751
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 引言11-18
• 1.1 研究背景與意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3 本文研究內(nèi)容15-16
• 1.4 本文結(jié)構(gòu)安排16-18
• 第2章 Sift特征點提取18-29
• 2.1 基本原理18-24
• 2.1.1 構(gòu)建DoG尺度空間19-21
• 2.1.2 檢測DoG尺度空間極值點21
• 2.1.3 精確定位特征點，同時去除不穩(wěn)定的特征點21-23
• 2.1.4 確定每個特征點的主方向參數(shù)23
• 2.1.5 生成特征點描述符23-24
• 2.2 優(yōu)化參數(shù)Sift特征提取24-26
• 2.3 GPU-Sift特征提取26-29
• 第3章 大規(guī)模多圖像Sift特征匹配29-37
• 3.1 構(gòu)建潛在圖像匹配對29-30
• 3.1.1 基于GPS信息構(gòu)建潛在圖像匹配對29-30
• 3.1.2 基于詞匯樹構(gòu)建潛在圖像匹配對30
• 3.2 GPU-Sift特征匹配30-32
• 3.3 基于Ransac的Sift特征匹配32-37
• 3.3.1 Ransac算法33
• 3.3.2 5 點法估算本質(zhì)矩陣33-35
• 3.3.3 實驗35-37
• 第4章 多圖像相對定向37-53
• 4.1 相機(jī)模型37-40
• 4.1.1 基本成像模型37-38
• 4.1.2 CCD和透鏡相機(jī)模型38-39
• 4.1.3 相機(jī)矩陣的一般形式39-40
• 4.2 兩視幾何40-41
• 4.3 三視幾何41-43
• 4.4 多視幾何43-45
• 4.5 實驗45-53
• 4.5.1 實驗一46-48
• 4.5.2 實驗二48-50
• 4.5.3 實驗三50-51
• 4.5.4 實驗分析51-53
• 第5章 總結(jié)與展望53-55
• 5.1 本文工作總結(jié)53-54
• 5.2 需進(jìn)一步研究的問題54-55
• 致謝55-57
• 參考文獻(xiàn)57-60
• 附錄60

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 范麗京;;美國、以色列小型無人機(jī)發(fā)展概覽[J];航空科學(xué)技術(shù);2007年03期

2 付鵬偉;;小型無人機(jī)對地目標(biāo)盤旋跟蹤仿真[J];通信技術(shù);2012年01期

3 更云;;波音公司聯(lián)合謝菲爾德大學(xué)利用3D打印技術(shù)制造小型無人機(jī)[J];輕兵器;2014年09期

4 云超;李小民;鄭宗貴;劉品;;中小型無人機(jī)建模分析與仿真研究[J];計算機(jī)仿真;2013年11期

5 陸佩華;小型無人機(jī)作用不小[J];科學(xué)啟蒙;1996年06期

6 侯帥;李文杰;;美陸軍正評估小型無人機(jī)系統(tǒng)[J];飛航導(dǎo)彈;2005年11期

7 張元明,趙鵬飛,何穎,趙景麗;熱壓罐成型小型無人機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)用復(fù)合材料[J];玻璃鋼/復(fù)合材料;2005年02期

8 文蘇麗;阿雯;;小型無人機(jī)將成為美國新無人飛行系統(tǒng)項目的主力[J];飛航導(dǎo)彈;2008年11期

9 孫曉媛;;某小型無人機(jī)空中風(fēng)干擾模擬的簡易算法與實現(xiàn)[J];大眾科技;2008年05期

10 何煦虹;蔣琪;;雷錫恩公司為小型無人機(jī)提供重油發(fā)動機(jī)[J];飛航導(dǎo)彈;2008年09期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 李曉宇;蒲立;唐小虎;;小型無人機(jī)的圖像采集系統(tǒng)及目標(biāo)識別[A];2004中國空中機(jī)器人大賽論文匯編[C];2004年

2 趙欣欣;劉培志;王晉華;瞿蓉;;微小型無人機(jī)飛行信息在電子地圖上的實時處理[A];全國第二屆信號處理與應(yīng)用學(xué)術(shù)會議�？痆C];2008年

3 辛哲奎;方勇純;張玉東;申輝;張葛;;基于視覺的小型無人機(jī)地面目標(biāo)狀態(tài)估計[A];第二十九屆中國控制會議論文集[C];2010年

4 蒲立;李曉宇;王挺;唐小虎;韓志杰;;簡化配置小型無人機(jī)系統(tǒng)及其模糊PID控制[A];2004中國空中機(jī)器人大賽論文匯編[C];2004年

5 潘倩兮;趙龍;張常云;;自適應(yīng)Kalman濾波算法在小型無人機(jī)自主導(dǎo)航中的應(yīng)用[A];第二屆中國衛(wèi)星導(dǎo)航學(xué)術(shù)年會電子文集[C];2011年

6 王剛;胡峪;宋筆鋒;;基于正彎度翼型的手?jǐn)S飛翼布局小型無人機(jī)優(yōu)化設(shè)計[A];探索 創(chuàng)新 交流——第五屆中國航空學(xué)會青年科技論壇文集(第5集)[C];2012年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 記者 俞慧友 通訊員 周威;國防科大學(xué)員自主研發(fā)新型救災(zāi)小型無人機(jī)[N];科技日報;2013年

2 ;俄羅斯利用無人機(jī)查找非法移民有收獲[N];新華每日電訊;2009年

3 吳蔚;FAA公布小型無人機(jī)空域飛行取證基本規(guī)定[N];中國航空報;2008年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李建明;低空輕小型無人機(jī)遙感圖像快速拼接關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2015年

2 劉慧;基于超聲波測距技術(shù)的小型無人機(jī)高度測量方法研究[D];內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué);2015年

3 烏仁格日樂;小型無人機(jī)自駕儀傳感器子系統(tǒng)的研究與設(shè)計[D];內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué);2009年

4 聶志彪;小型無人機(jī)導(dǎo)航與制導(dǎo)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2009年

5 龔曉莉;小型無人機(jī)自駕儀通信子系統(tǒng)設(shè)計[D];內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué);2007年

6 劉宇清;小型無人機(jī)綜合性能測試臺的設(shè)計與優(yōu)化[D];西安建筑科技大學(xué);2009年

7 馬少瑛;小型無人機(jī)地面站的研究與設(shè)計[D];內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué);2009年

8 劉娟;小型無人機(jī)地面站電子地圖子系統(tǒng)研究與設(shè)計[D];內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué);2009年

9 邢向亮;小型無人機(jī)發(fā)動機(jī)支撐系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計[D];中國科學(xué)院研究生院（長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所）;2012年

10 孫雨;小型無人機(jī)通信系統(tǒng)的研究與構(gòu)建[D];華南理工大學(xué);2011年

，

本文編號：1009543