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基于空中视频的地图重建的研究

张宇  
【摘要】: 基于图像建模,恢复场景和进行绘制是近年来计算机视觉技术研究的热点。本文主要研究基于空中拍摄图像的地图重建方法,即由空中获取的视频中各帧图像恢复出地面的二维场景地图。 本文首先将不同摄像机姿态获取的图像纠正为标准图像,在取得大量匹配点对的基础上,计算出图像序列中各帧图像之间的单应变换矩阵。然后再根据求得的变换矩阵对图像进行配准和拼接。在图像的拼接和平滑问题上,采用反向匹配,同时结合加权的平滑方法实现图像的融合。 首先,我们对摄像机标定方法和相关理论进行了研究,同时结合实际的场景拍摄环境,采用合适的标定方法,得到摄像机的内参数和外参数,并由此进行图像正视变换。当所有待拼接的图像都变换到正视的基准上,我们研究了图像匹配点的提取问题,根据空中拍摄的图像所具备的特点,寻找一种稳定而相对快速的匹配算法。利用单应矩阵进行图像拼接以及拼接过程中的平滑,重点研究了如何获得稳定的图像序列的变换矩阵,并设计了二种可行的算法。 本文在获取的图像序列基础上科学地设计了实验方案,先在前几章节的各个步骤理论分析后设计了相应的实验,验证了每个步骤方法的可行性。最后设计一个完整流程的实验显示最终重建结果,针对实验结果和数据进行了分析与讨论,得出了一些有益的结论。 本文涉及的技术有图像匹配,摄像机标定,图像变换等,将摄影测量学和计算机视觉的知识,结合实际的工程应用,实验证明,整体技术路线具有一定的可行性。


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