專利名稱：針對靜止目標(biāo)的基于經(jīng)緯度定位和圖像配準(zhǔn)的查找方法
針對靜止目標(biāo)的基于經(jīng)緯度定位和圖像配準(zhǔn)的查找方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種針對靜止目標(biāo)的基于經(jīng)緯度定位和圖像配準(zhǔn)的查找方法。
背景技術(shù)：
在一些地形比較復(fù)雜的地區(qū)，地面進(jìn)行搜救的效率不高，有時(shí)限于地形、地貌的影響，很難完成對特定目標(biāo)的查找。利用直升機(jī)進(jìn)行空中查找，在一定程度上能獲得較好的效果，但是，當(dāng)查找目標(biāo)較小或目標(biāo)所在區(qū)域顏色比較復(fù)雜時(shí)，就會增加搜救人員的工作壓力。近幾年來，無人機(jī)的低空航測已在抗震救災(zāi)、搜救營救、城市規(guī)劃等方面發(fā)揮了積極作用，如何能實(shí)現(xiàn)對指定區(qū)域目標(biāo)的準(zhǔn)確查找具有重要意義。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種針對靜止目標(biāo)的基于經(jīng)緯度定位和圖像配準(zhǔn)的查找方法，能利用無人機(jī)航拍數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對靜止目標(biāo)的準(zhǔn)確查找。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種針對靜止目標(biāo)的基于經(jīng)緯度定位和圖像配準(zhǔn)的查找方法，其特征在于，具體步驟是
步驟1、通過前期偵測獲得圖像信息，構(gòu)建指定區(qū)域的全景圖，并將該全景圖信息保存；
步驟2、獲得原始偵測圖像，對該原始偵測圖像進(jìn)行縮放處理，使其與步驟1得到的全景圖為同一比例，得到縮放處理后的偵測圖像；
步驟3、根據(jù)步驟2的偵測圖像的經(jīng)緯度坐標(biāo)信息，獲得全景圖中相對應(yīng)的部分作為參考圖，再計(jì)算步驟2得到的縮放處理后偵測圖像與參考圖的旋轉(zhuǎn)角度和平移量；
步驟4、根據(jù)步驟3得到的旋轉(zhuǎn)角度和平移量對偵測圖像進(jìn)行補(bǔ)償，計(jì)算補(bǔ)償后的圖像與全景圖的殘差，對得到的殘差圖像進(jìn)行分析來判斷目標(biāo)是否存在。
其中，步驟2的具體方法為
步驟2. 1、計(jì)算所述偵測圖像與步驟1得到的全景圖的縮放比例
定義C點(diǎn)為地面，B點(diǎn)為步驟1中構(gòu)建全景圖時(shí)的飛行高度，A點(diǎn)為偵測飛行高度， 偵測飛行高度下攝像頭的拍攝范圍是Sview A，步驟1中構(gòu)建全景圖時(shí)的飛行高度下攝像頭的拍攝范圍是sviCT—B，保持兩次飛行拍攝中攝像頭的分辨率和焦距相同
權(quán)利要求
1.一種針對靜止目標(biāo)的基于經(jīng)緯度定位和圖像配準(zhǔn)的查找方法，其特征在于，具體步驟是步驟1、通過前期偵測獲得圖像信息，構(gòu)建指定區(qū)域的全景圖，并將該全景圖信息保存；步驟2、獲得原始偵測圖像，對該原始偵測圖像進(jìn)行縮放處理，使其與步驟1得到的全景圖為同一比例，得到縮放處理后的偵測圖像；步驟3、根據(jù)步驟2的偵測圖像的經(jīng)緯度坐標(biāo)信息，獲得全景圖中相對應(yīng)的部分作為參考圖，再計(jì)算步驟2得到的縮放處理后偵測圖像與參考圖的旋轉(zhuǎn)角度和平移量；步驟4、根據(jù)步驟3得到的旋轉(zhuǎn)角度和平移量對偵測圖像進(jìn)行補(bǔ)償，計(jì)算補(bǔ)償后的圖像與全景圖的殘差，對得到的殘差圖像進(jìn)行分析來判斷目標(biāo)是否存在。
2.按照權(quán)利要求1所述的針對靜止目標(biāo)的基于經(jīng)緯度定位和圖像配準(zhǔn)的查找方法，其特征在于，步驟2的具體方法為步驟2. 1、計(jì)算所述偵測圖像與步驟1得到的全景圖的縮放比例 定義C點(diǎn)為地面，B點(diǎn)為步驟1中構(gòu)建全景圖時(shí)的飛行高度，A點(diǎn)為偵測飛行高度，偵測飛行高度下攝像頭的拍攝范圍是Sview A，步驟1中構(gòu)建全景圖時(shí)的飛行高度下攝像頭的拍攝范圍是SviCT—B，保持兩次飛行拍攝中攝像頭的分辨率和焦距相同k = ^S°bJ-A=^,S - Sob] -S S - Sob] -SΓξΓξTT ^5ObJ-ΧOobj—B _x^dpi 'Λ] obj—B ^ 0View AA^view A^view B其中，κ表示地面上的同一物體在A點(diǎn)和B點(diǎn)獲得圖像中所占的像素比，1/κ即為偵測飛行高度下獲得的圖像與全景圖的縮放比例，Sdpi表示攝像機(jī)的分辨率，S。bj表示一物體的實(shí)際面積，SobJ A表示該物體在A點(diǎn)拍攝的圖像中所占的分辨率，Sobjj表示該同一物體在 B點(diǎn)拍攝的圖像中所占的分辨率；步驟2. 2、將所述偵測圖像乘以Ι/κ倍，以保證偵測圖像與步驟1得到的全景圖為同一比例。
3.按照權(quán)利要求1所述的針對靜止目標(biāo)的基于經(jīng)緯度定位和圖像配準(zhǔn)的查找方法，其特征在于，步驟3中計(jì)算旋轉(zhuǎn)角度歹和平移量的具體方法為步驟3. 1、采用Harris特征點(diǎn)提取方法，分別提取偵測圖像和參考圖的角點(diǎn)； 步驟3. 2、對步驟3. 1得到的各角點(diǎn)進(jìn)行匹配，得到正確特征點(diǎn)對； 步驟3. 3、在偵測圖像和參考圖中，分別對步驟3. 2得到的正確特征點(diǎn)對，以相鄰三個(gè)特征點(diǎn)對為一組，該三個(gè)特征點(diǎn)對對應(yīng)構(gòu)成兩個(gè)三角形，分別計(jì)算該兩個(gè)三角形各邊與對應(yīng)法線之間的夾角，根據(jù)夾角計(jì)算對應(yīng)角度差，再對所有組特征點(diǎn)求得的角度差求均值，即為旋轉(zhuǎn)角度歹；步驟3. 4、在偵測圖像和參考圖中，分別對步驟3. 2得到的正確特征點(diǎn)對，以相鄰三個(gè)特征點(diǎn)對為一組，該三個(gè)特征點(diǎn)對對應(yīng)構(gòu)成兩個(gè)三角形，分別計(jì)算偵測圖像中特征點(diǎn)(i，j) 距離圖像中心點(diǎn)的距離d，以及與圖像中心點(diǎn)連線與對應(yīng)法線的角度θ，對該偵測圖像中特征點(diǎn)(i，j)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，得到旋轉(zhuǎn)后的特征點(diǎn)(i'，j')I1 =dcos(e + e)，其中川‘=r*d，r為偵測圖像與參考圖的相似三角形對應(yīng)邊邊長之 [j = d sm(0 + 0)比；然后分別計(jì)算偵測圖像中旋轉(zhuǎn)后的特征點(diǎn)(i'，j')與其在參考圖中對應(yīng)特征點(diǎn)的坐標(biāo)差值，再將所有組特征點(diǎn)求得的坐標(biāo)差值求均值，即為平移量。
4.按照權(quán)利要求3所述的針對靜止目標(biāo)的基于經(jīng)緯度定位和圖像配準(zhǔn)的查找方法，其特征在于，步驟3. 2的具體方法是步驟3. 2. 1、對步驟3. 1得到的各角點(diǎn)，采用基于相似性度量的角點(diǎn)粗匹配方法，獲得偵測圖像和參考圖的多個(gè)最優(yōu)的粗略匹配后的特征點(diǎn)對；步驟3. 2. 2、對步驟3. 2. 1的粗略匹配后的特征點(diǎn)對，采用基于相似三角形的特征點(diǎn)精確匹配算法進(jìn)行遍歷篩選，得到精確匹配后的正確特征點(diǎn)對步驟3. 2. 2. 1、任意輸入三對粗略匹配后的特征點(diǎn)對，其在偵測圖像和參考圖中分別組成三角形；步驟3. 2. 2. 2、分別計(jì)算步驟3. 2. 2. 1得到的三角形三邊的長度，當(dāng)兩個(gè)三角形對應(yīng)的三邊全部等比例時(shí)，判斷該三對特征點(diǎn)對為正確特征點(diǎn)對，返回步驟3. 2. 2. 1對其他粗略匹配后的特征點(diǎn)對進(jìn)行判斷，否則，進(jìn)入步驟3. 2. 2. 3 ；步驟3. 2. 2. 3、在步驟3. 2. 2. 1得到的兩個(gè)三角形中，當(dāng)兩條對應(yīng)邊等比例時(shí)，保留該兩條邊的公共特征點(diǎn)對，刪除另外兩個(gè)特征點(diǎn)對；當(dāng)三條對應(yīng)邊比例均不相同時(shí)，刪除這三個(gè)特征點(diǎn)對，保留的特征點(diǎn)判斷為正確特征點(diǎn)對，返回步驟3. 2. 2. 1對其他粗略匹配后的特征點(diǎn)對進(jìn)行判斷。
全文摘要
本發(fā)明一種針對靜止目標(biāo)的基于經(jīng)緯度定位和圖像配準(zhǔn)的查找方法，具體步驟是通過前期偵測獲得圖像信息，構(gòu)建指定區(qū)域的全景圖，并保存；獲得原始偵測圖像，進(jìn)行縮放處理；獲得全景圖中相應(yīng)的部分作為參考圖，再計(jì)算縮放處理后偵測圖像與參考圖的旋轉(zhuǎn)角度和平移量；對偵測圖像進(jìn)行補(bǔ)償，計(jì)算與全景圖的殘差，對殘差圖像進(jìn)行分析來判斷目標(biāo)是否存在。本發(fā)明能利用無人機(jī)航拍數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對靜止目標(biāo)的準(zhǔn)確查找。
文檔編號G06T7/00GK102509287SQ20111030765
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月12日
發(fā)明者單浩宇, 盧夏坤, 張靜波, 朱虹, 楚天, 獨(dú)盟盟, 趙永飛 申請人:西安理工大學(xué)