专利名称：针对静止目标的基于经纬度定位和图像配准的查找方法
针对静止目标的基于经纬度定位和图像配准的查找方法技术领域
本发明属于图像处理技术领域，涉及一种针对静止目标的基于经纬度定位和图像配准的查找方法。
背景技术：
在一些地形比较复杂的地区，地面进行搜救的效率不高，有时限于地形、地貌的影响，很难完成对特定目标的查找。利用直升机进行空中查找，在一定程度上能获得较好的效果，但是，当查找目标较小或目标所在区域颜色比较复杂时，就会增加搜救人员的工作压力。近几年来，无人机的低空航测已在抗震救灾、搜救营救、城市规划等方面发挥了积极作用，如何能实现对指定区域目标的准确查找具有重要意义。发明内容
本发明的目的是提供一种针对静止目标的基于经纬度定位和图像配准的查找方法，能利用无人机航拍数据实现对静止目标的准确查找。
本发明所采用的技术方案是，一种针对静止目标的基于经纬度定位和图像配准的查找方法，其特征在于，具体步骤是
步骤1、通过前期侦测获得图像信息，构建指定区域的全景图，并将该全景图信息保存；
步骤2、获得原始侦测图像，对该原始侦测图像进行缩放处理，使其与步骤1得到的全景图为同一比例，得到缩放处理后的侦测图像；
步骤3、根据步骤2的侦测图像的经纬度坐标信息，获得全景图中相对应的部分作为参考图，再计算步骤2得到的缩放处理后侦测图像与参考图的旋转角度和平移量；
步骤4、根据步骤3得到的旋转角度和平移量对侦测图像进行补偿，计算补偿后的图像与全景图的残差，对得到的残差图像进行分析来判断目标是否存在。
其中，步骤2的具体方法为
步骤2. 1、计算所述侦测图像与步骤1得到的全景图的缩放比例
定义C点为地面，B点为步骤1中构建全景图时的飞行高度，A点为侦测飞行高度， 侦测飞行高度下摄像头的拍摄范围是Sview A，步骤1中构建全景图时的飞行高度下摄像头的拍摄范围是sviCT—B，保持两次飞行拍摄中摄像头的分辨率和焦距相同
权利要求
1.一种针对静止目标的基于经纬度定位和图像配准的查找方法，其特征在于，具体步骤是步骤1、通过前期侦测获得图像信息，构建指定区域的全景图，并将该全景图信息保存；步骤2、获得原始侦测图像，对该原始侦测图像进行缩放处理，使其与步骤1得到的全景图为同一比例，得到缩放处理后的侦测图像；步骤3、根据步骤2的侦测图像的经纬度坐标信息，获得全景图中相对应的部分作为参考图，再计算步骤2得到的缩放处理后侦测图像与参考图的旋转角度和平移量；步骤4、根据步骤3得到的旋转角度和平移量对侦测图像进行补偿，计算补偿后的图像与全景图的残差，对得到的残差图像进行分析来判断目标是否存在。
2.按照权利要求1所述的针对静止目标的基于经纬度定位和图像配准的查找方法，其特征在于，步骤2的具体方法为步骤2. 1、计算所述侦测图像与步骤1得到的全景图的缩放比例 定义C点为地面，B点为步骤1中构建全景图时的飞行高度，A点为侦测飞行高度，侦测飞行高度下摄像头的拍摄范围是Sview A，步骤1中构建全景图时的飞行高度下摄像头的拍摄范围是SviCT—B，保持两次飞行拍摄中摄像头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体在A点和B点获得图像中所占的像素比，1/κ即为侦测飞行高度下获得的图像与全景图的缩放比例，Sdpi表示摄像机的分辨率，S。bj表示一物体的实际面积，SobJ A表示该物体在A点拍摄的图像中所占的分辨率，Sobjj表示该同一物体在 B点拍摄的图像中所占的分辨率；步骤2. 2、将所述侦测图像乘以Ι/κ倍，以保证侦测图像与步骤1得到的全景图为同一比例。
3.按照权利要求1所述的针对静止目标的基于经纬度定位和图像配准的查找方法，其特征在于，步骤3中计算旋转角度歹和平移量的具体方法为步骤3. 1、采用Harris特征点提取方法，分别提取侦测图像和参考图的角点； 步骤3. 2、对步骤3. 1得到的各角点进行匹配，得到正确特征点对； 步骤3. 3、在侦测图像和参考图中，分别对步骤3. 2得到的正确特征点对，以相邻三个特征点对为一组，该三个特征点对对应构成两个三角形，分别计算该两个三角形各边与对应法线之间的夹角，根据夹角计算对应角度差，再对所有组特征点求得的角度差求均值，即为旋转角度歹；步骤3. 4、在侦测图像和参考图中，分别对步骤3. 2得到的正确特征点对，以相邻三个特征点对为一组，该三个特征点对对应构成两个三角形，分别计算侦测图像中特征点(i，j) 距离图像中心点的距离d，以及与图像中心点连线与对应法线的角度θ，对该侦测图像中特征点(i，j)进行旋转，得到旋转后的特征点(i'，j')I1 =dcos(e + e)，其中川‘=r*d，r为侦测图像与参考图的相似三角形对应边边长之 [j = d sm(0 + 0)比；然后分别计算侦测图像中旋转后的特征点(i'，j')与其在参考图中对应特征点的坐标差值，再将所有组特征点求得的坐标差值求均值，即为平移量。
4.按照权利要求3所述的针对静止目标的基于经纬度定位和图像配准的查找方法，其特征在于，步骤3. 2的具体方法是步骤3. 2. 1、对步骤3. 1得到的各角点，采用基于相似性度量的角点粗匹配方法，获得侦测图像和参考图的多个最优的粗略匹配后的特征点对；步骤3. 2. 2、对步骤3. 2. 1的粗略匹配后的特征点对，采用基于相似三角形的特征点精确匹配算法进行遍历筛选，得到精确匹配后的正确特征点对步骤3. 2. 2. 1、任意输入三对粗略匹配后的特征点对，其在侦测图像和参考图中分别组成三角形；步骤3. 2. 2. 2、分别计算步骤3. 2. 2. 1得到的三角形三边的长度，当两个三角形对应的三边全部等比例时，判断该三对特征点对为正确特征点对，返回步骤3. 2. 2. 1对其他粗略匹配后的特征点对进行判断，否则，进入步骤3. 2. 2. 3 ；步骤3. 2. 2. 3、在步骤3. 2. 2. 1得到的两个三角形中，当两条对应边等比例时，保留该两条边的公共特征点对，删除另外两个特征点对；当三条对应边比例均不相同时，删除这三个特征点对，保留的特征点判断为正确特征点对，返回步骤3. 2. 2. 1对其他粗略匹配后的特征点对进行判断。
全文摘要
本发明一种针对静止目标的基于经纬度定位和图像配准的查找方法，具体步骤是通过前期侦测获得图像信息，构建指定区域的全景图，并保存；获得原始侦测图像，进行缩放处理；获得全景图中相应的部分作为参考图，再计算缩放处理后侦测图像与参考图的旋转角度和平移量；对侦测图像进行补偿，计算与全景图的残差，对残差图像进行分析来判断目标是否存在。本发明能利用无人机航拍数据实现对静止目标的准确查找。
文档编号G06T7/00GK102509287SQ20111030765
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月12日 优先权日2011年10月12日
发明者单浩宇, 卢夏坤, 张静波, 朱虹, 楚天, 独盟盟, 赵永飞 申请人:西安理工大学