[发明专利]应用于无人机图像拼接中的相机外参数初始方法及系统

权利要求书

1.应用于无人机图像拼接中的相机外参数初始方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤S1，获取每一幅航拍图像的卫星导航系统坐标并将卫星导航系统坐标转换为平面坐标；

步骤S2，归一化处理步骤S1得到的图像的平面坐标，得到每一幅图像归一化后的中心平面坐标；

步骤S3，基于每一幅图像归一化后的中心平面坐标，计算得到该幅图像四个角点的平面坐标；

步骤S4，基于每一幅图像的角点和角点对应的平面坐标，计算得到该幅图像的外参初始值；

步骤S5，基于步骤S4获得的每一幅图像的外参初始值，进行无人机航拍图像的全景拼接。

2.根据权利要求1所述的应用于无人机图像拼接中的相机外参数初始方法，其特征在于，所述步骤S1中所述卫星导航系统至少包括GPS、北斗导航、伽利略和格洛纳斯导航系统中的一种。

3.根据权利要求1所述的应用于无人机图像拼接中的相机外参数初始方法，其特征在于，所述步骤S2通过下式进行归一化处理：

式中，c′_i表示第i幅图像的中心平面坐标，c_i表示归一化后得到的第i幅图像的中心坐标，n表示图像总数；

所述步骤S2在进行归一化处理之后，还对c_i的纵坐标取相反数，使其坐标系的纵轴与像素坐标系纵轴方向一致。

4.根据权利要求1所述的应用于无人机图像拼接中的相机外参数初始方法，其特征在于，所述步骤S3通过下式计算得到每一幅图像角点的平面坐标：

c_i＝[x_i，y_i]^T

式中，c_i表示归一化后的第i幅图像的中心平面坐标，x_i表示c_i的x坐标值，y_i表示c_i的y坐标值；c_itl、c_itr、c_ibl和c_ibr分别表示第i幅图像的左上、右上、左下和右下角点的平面坐标，表示c_itl的x坐标值，表示c_itl的y坐标值，表示c_itr的x坐标值，表示c_itr的y坐标值，表示c_ibl的x坐标值，表示c_ibl的y坐标值，表示c_ibr的x坐标值，表示c_ibr的y坐标值；w_i、h_i分别表示第i幅图像的宽和高，r_i表示第i幅图片的分辨率。

5.根据权利要求4所述的应用于无人机图像拼接中的相机外参数初始方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：

步骤S41，构建损失函数：

式中，e_i表示第i幅图像的损失函数，P_i表示第i幅图像中四个角点对应的世界坐标系下的空间点所构成的点集，P_ij表示P_i中第j个空间坐标点；u_ij表示空间坐标点P_ij对应的像素坐标的齐次坐标；z表示无人机所摄图像像素的深度，；K表示相机的内参数矩阵：

其中，f为相机的物理焦距，a为像元大小，即相机成像元件上一个像素的宽度，c_x，c_y分别为w/2，h/2，w为图像的宽，h为图像的高。

步骤S42，基于损失函数构建最小二乘问题，利用LM算法对最小二乘问题进行求解，得到第i幅图像的外参初始值R_i。