第 35卷第 2期 计算机应用与软件 Vol35 No.2
2018年 2月 ComputerApplicationsandSoftware Feb.20
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基于 SIFT的无人机航拍图像快速拼接技术研究
宋建辉 闫蓓蕾
(沈阳理工大学自动化与电气工程学院 辽宁 沈阳 110168)
收稿日期:2017-05-02。辽宁省自然科学基金项目(201602652)。宋建辉,副教授,主研领域:多传感器信息融合,智能检测技
术。闫蓓蕾,硕士生。
摘 要 无人机航拍图像自动拼接技术可以获得宽视野、高分辨率的图像,在地图生成、军事侦察等方面具有
重要的研究意义。对于特征点匹配时间较长的问题,提出一种新的图像拼接算法。通过无人飞行器获取航拍图
像,采用 SIFT特征提取算法提取图像的特征点,并在图像初步匹配中加入序贯相似性检测算法(SSDA算法),再
根据 RANSAC算法计算转换矩阵,去除误匹配的特征点对,最终完成图像拼接工作。通过实验证明,所用算法使
匹配速度加快,大大缩减了运算时间,同时得到较好的无缝拼接结果图。
关键词 图像拼接 航拍图像 尺度不变特征 序贯相似性检测 随机抽样一致性
中图分类号 TP3 文献标识码 A DOI:10.3969/j.issn.1000386x.2018.02.042
RESEARCH ONRAPIDMOSAICTECHNOLOGYOFUAVAERIALIMAGEBASEDONSIFT
SongJianhui YanBeilei
(SchoolofAutomationandElectricalEngineering,ShenyangLigongUniversity,Shenyang110168,Liaoning,China)
Abstract UAVaerialimageautomaticmosaictechnologycangetawidefieldofview,highresolutionimages.Ithas
importantresearchsignificanceinthemapgeneration,militaryreconnaissanceandotheraspects.Inthispaper,anew
imagemosaicalgorithmwasproposedtosolvetheproblemoflongtimetomatchthefeaturepoints.Theaerialimagewas
acquiredbyUAV.TheimagefeaturepointswereextractedbyusingtheSIFTfeatureextractionalgorithm.Sequential
similaritydetectionalgorithm (SSDAalgorithm)wasaddedtotheimagepreliminarymatching,andthetransformation
matrixwascalculatedaccordingtotheRANSACalgorithm toremovethemismatchedfeaturepointpairs.Atlast,it
completedtheimagemosaics.Theexperimentalresultsshowedthattheproposedalgorithm improvedthematching
speed,greatlyreducedthematchingtime,andgotabetterseamlessstitchingresult.
Keywords Imagemosaic Aerialimage SIFT SSDA RANSAC
0 引 言
近年来基于无人飞行器获取遥感图像的配准和拼
接技术,大致分为基于参考图像以及基于无人机飞行
姿态参数两种方法。基于无人机飞行姿态参数的方法
能够实时地校正由于无人机飞行姿态的改变、高度变
化而产生的图像几何畸变问题。但是在实际执行任务
过程中,无人机飞行姿态比较容易受外部环境干扰的
影响,从而会产生飞行姿态参数获取不准确、不及时等
问题
[1]
。而基于参考图像的算法不会受到传感器各项
参数、无人机周围环境等因素的影响,对获取的图像能
够迅速完成配准和拼接工作,所以采用参考图像的算
法在配准和拼接研究中获得了普遍应用
[2]
。
参考图像的匹配方法,将图像上检测得到的部分
特征当作配准基元,主要分为图像特征配准以及区域
配准两大类别。用来匹配的关键元素有点、线、区域或
者一些具有特殊结构的元素。而图像的点特征有旋
转、平移不变的特性,并且稳定性高、配准精度高、运算
的速度快
[3]
,于是,利用图像中的特征点来实现配准和
拼接,是如今应用最广泛的方法
[4]
。
Harris角点检测算子计算量少,可以稳定处理图
像的方向变化、灰度的改变等问题
[5]
。然而该提取算
法无法实现尺度不变性,对那些存在较明显仿射变换