[发明专利]一种航拍图像拼接方法及装置

权利要求书

1.一种航拍图像拼接方法，其特征在于，所述方法包括：

基于相机的参数矩阵、观测图像平面的旋转矩阵以及平移矩阵建立空间坐标点与对应像素坐标点之间的第一映射关系；

去除所述旋转矩阵中的Z轴分量以简化所述第一映射关系获得第二映射关系；

基于所述第二映射关系，通过求解由不同的角度和视点对空间中同一点拍摄获得的两个图像中的对应空间坐标点的对应关系获得运动成像模型；

基于所述运动成像模型，构建需要拼接的多个图像之间的误配准代价函数，并通过在最小化所述误配准代价函数的同时执行参数约束来进行图像拼接，以使得拼接后的图像最大化的投影到X-Y平面且被投影到适当的参考平面。

2.如权利要求1所述的航拍图像拼接方法，其特征在于，所述基于相机的参数矩阵、观测图像平面的旋转矩阵以及平移矩阵建立空间坐标点与对应像素坐标点之间的第一映射关系，包括：

基于所述相机的参数矩阵、所述观测图像平面的旋转矩阵以及平移矩阵，利用齐次坐标变换建立三维空间中的对应空间坐标点到相机成像平面上的投影点的第一映射关系。

3.如权利要求2所述的航拍图像拼接方法，其特征在于，所述去除所述旋转矩阵中的Z轴分量以简化所述第一映射关系获得第二映射关系，包括：

将所述第一映射关系中的所述空间坐标点的齐次坐标的Z轴分量置0；

构建与所述第一映射关系等价的第二映射关系，并去除所述第二映射关系中的对应齐次坐标点及旋转矩阵的Z轴分量。

4.如权利要求3所述的航拍图像拼接方法，其特征在于，所述基于所述第二映射关系，通过求解由不同的角度和视点对空间中同一点拍摄获得的两个图像中对应点的对应关系获得运动成像模型，包括：

基于所述第二映射关系，构建以第一视点及第一角度观测到的第一空间坐标点到第一成像平面的第三映射关系，以及以第二视点及第二角度观测到的第一空间坐标点到第二成像平面的第四映射关系；

通过逆变换分别求取所述第三映射关系中的所述第一坐标点的第一表达式，以及所述第四映射关系中的所述第一坐标点的第二表达式；

基于所述第一表达式与所述第二表达式的等价关系求解获得运动成像模型。

5.如权利要求1所述的航拍图像拼接方法，其特征在于，所述通过在最小化所述误配准代价函数的同时执行参数约束来进行图像拼接，以使得拼接后的图像最大化的投影到X-Y平面且被投影到适当的参考平面，包括：

在最小化所述误配准代价函数的过程中对所述成像模型的旋转矩阵中的俯仰角和滚转角进行约束，并使得所述俯仰角和滚转角趋近于0以使得拼接后的图像最大化的投影到X-Y平面；以及

对所述成像模型的相机的参数矩阵中的焦距及像平面偏移量进行约束，并使得所述焦距趋近于1以及使得所述像平面偏移量趋近于0以使得拼接后的图像被投影到适当的参考平面。

6.一种航拍图像拼接装置，其特征在于，包括：

建模模块，所述建模模块配置用于基于相机的参数矩阵、观测图像平面的旋转矩阵以及平移矩阵建立空间坐标点与对应像素坐标点之间的第一映射关系；

模型优化模块，所述模型优化模块配置用于去除所述旋转矩阵中的Z轴分量以简化所述第一映射关系获得第二映射关系；

成像模型生成模块，所述成像模型生成模块配置用于通过求解由不同的角度和视点对空间中同一点拍摄获得的两个图像中对应空间坐标点的对应关系获得运动成像模型；

图像拼接模块，所述图像拼接模块配置用于构建需要拼接的多个图像之间的误配准代价函数，并通过在最小化所述误配准代价函数的同时执行参数约束来进行图像拼接，以使得拼接后的图像最大化的投影到X-Y平面且被投影到适当的参考平面。

7.如权利要求6所述的航拍图像拼接装置，其特征在于，所述建模模块进一步配置用于：

基于所述相机的参数矩阵、所述观测图像平面的旋转矩阵以及平移矩，利用齐次坐标变换建立三维空间中的对应空间坐标点到相机成像平面上的投影点的第一映射关系。