[发明专利]一种航拍序列图像自动排序的方法

说明书

技术领域

本发明涉及航拍图像处理领域，具体说是一种航拍序列图像自动排序的方法。

背景技术

近年来，由于无人机航拍具有高灵活性、高效率、以及低成本的优势，它已经广泛应用于自然灾害评估，战场侦察，环境监测等领域。为了扩大视野、全面了解和分析拍摄信息，有效的图像拼接技术非常重要。通过无人机遥感平台获得的图像具有数据量大、相位振幅小、重叠度高等特点，在后期处理图像时很容易混乱图像序列的次序，这样会给后续的图像配准和融合带来一定的困扰，不能达到理想的拼接效果。而目前很多的拼接涉及的算法^[3-4]都要求人为的将图像序列排好才能进行有效的拼接，这样的人工设定是非常耗时的，特别是对航拍图像数据来说，不能满足实时性的要求。利用计算机来完成图像序列的自动排序技术已经被提出，并且得到广泛的研究。Kuglin和Hines(Kuglin C,Hines D.The phase correlation image alignment method[A].Conference on Cybernetics and Society[C].1975:163-165.)1975发现相位相关方法与场景无关，可以准确地在良好条件下对二维平移图像进行对齐。2006年，华顺刚等人(华顺刚,曾令宜,欧宗瑛.一种快速的柱面全景图像拼接算法[J].数据采集与处理,2006,04:434-438.)提出了一种利用等距离匹配的思路用来实现图像序列的自动排序，该方法不仅计算量大，对各种干扰环境的鲁棒性也较差；2007年赵辉等人(赵辉,陈辉,于泓.一种改进的全景图自动拼接算法[J].中国图象图形学报,2007,02:336-342)利用相位相关法来实现图像序列的自动排序，该方法可以具有一定的抗干扰能力，但是需要人工选定阈值，算法的适应和自动性明显降低。同年，赵万金等人([8]赵万金,龚声蓉,刘全,沈向军,刘纯平.一种用于图像拼接的图像序列自动排序算法[J].中国图象图形学报,2007,10:1861-1864)利用相位相关法图像间的相关性来判别位置关系，但是要求序列图像的大小必须相同，且图像的位置关系的确定说明的不够明了。2009年，吴宪祥等人([9]吴宪祥,郭宝龙,王娟.一种改进的序列图像自动排序算法[J].光电子.激光,2009,08:1114-1117.)利用尾部补零的方法使两幅图像大小相同再运用相位相关法排序图像，但该方法未对旋转图像给出处理。

发明内容

本发明所要解决的问题在于克服现有航拍图像利用相位相关法进行自动排序时对图像大小必须相同的限制，提出了利用对数极坐标的方式来表示图像间的平移、旋转、缩放的关系，建立图像序列排序模型并通过公式推导验证，同时给出最大相关度准则以及峰值坐标判断相邻图像位置关系的原则，增强了算法的适用范围。

本发明具体采用以下技术方案：

发明一：对于从传感器中提取出来的的航拍图像，不仅包含平移、旋转，还极大可能的存在尺度缩放的情况。本文提出对数极坐标的方式来表示两幅待匹配图像的关系，建立了旋转、平移、尺度变换的排序模型，增强了算法的适用范围。

原理描述：定义两幅待拼接图像间的平移参量x₀、y₀、旋转角度α、缩放因子σ，则f₁(x,y)和f₂(x,y)的位置关系可表示为：

f₁(x,y)＝f₂(σxcosα+σysinα-x₀,-σxsinα+σycosα-y₀)

对应的傅里叶变换为：

步骤B、令F₁、F₂的模值分别为M₁、M₂，则将上式化为：

令u＝ρcosβ，v＝ρsinβ，对上式进行坐标变换为：

即：

当两幅图像只存在，平移、旋转变换的时，此时旋转因子为x＝x₀、σ＝σ₀，则有

对于上式，采用普通相位相关法可以计算出旋转角度α＝α₀。

当确定下来旋转角度α₀时，则有：

令logρ＝m,logσ＝n，则ρ＝e^m，σ＝eⁿ代回可得：