收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于无人机序列成像的地形重建及其在导航中的应用研究

李立春  
【摘要】: 以基于无人机序列图像的三维地形重建及视觉导航为应用背景,研究了图像特征点匹配、地面目标和场景的三维重建以及基于序列图像三维重建的地形匹配导航等内容。论文的研究较好地解决了无人机序列图像特征点自动匹配问题和高精度的多视图三维解算问题,实现了基于无人机图像的地面目标三维重建,以及基于视觉图像的飞行器导航信息获取。在图像匹配方法研究的基础上,对三线阵像机月面成像的配准问题进行了研究,实现了嫦娥一号卫星月面成像的超分辨率重建。 论文的主要研究成果有: (1)针对未知成像相对几何关系的序列图像特征点匹配,提出了一系列匹配算法。具体包括:①鲁棒性特征描述与最小二乘迭代融合的匹配方法,算法采用具有不变性的特征匹配提供位置、旋转等初值参数,用最小二乘迭代匹配获得高精度结果,算法的鲁棒性和精度都较好;②提出了有效特征的概念以及基于有效特征的匹配算法(MBVIFP),算法识别有效特征用于图像匹配,提高了在遮挡、干扰情况下的匹配精度;③提出了一种高次形变补偿的三线阵立体像机成像匹配方法,该方法应用于嫦娥一号卫星月面图像的处理,实现了月面成像的超分辨率重建。 (2)针对已知成像相对几何关系的序列图像特征点匹配,提出了一系列匹配算法。具体包括:①极线局部校正匹配算法,该算法将待匹配图像上极线两侧局部区域进行校正使极线到达水平状态,在校正后的极线范围内相关搜索最佳匹配点,保证了匹配的极大相似性,从而获得了快速、稳定和高精度的匹配结果;②基于局部平面识别的单应约束与对极约束相融合的匹配算法,该算法根据成像中相邻特征点多对应于空间中实际平面的原理,识别已配准的局部共面点作为种子点,并计算其局部单应矩阵,对空间平面上种子点之间的待匹配点利用局部单应进行匹配点预测,算法具有搜索范围小,速度快的特点,提高了自动匹配的可靠性和精度。 (3)提出了匹配测度加权的基础矩阵、单应矩阵参数解算方法。在求基础矩阵、单应矩阵等多视图相对几何关系参数的过程中引入了同名特征点的匹配测度,定义了同名点的互相关系数、特征距离尺度等匹配测度函数,利用匹配测度函数作为匹配点的权值对数据进行加权,同时利用RANSAC算法解决匹配野值问题,提高了解算的精度和鲁棒性。 (4)研究了通过机载像机对地序列成像进行实时三维地形重建,利用重建地形图与基准图进行匹配定位的视觉导航方法。提出了基于控制特征点可靠跟踪的关键帧特征点配准方法以及利用控制点确定的最优局部单应来引导密集点匹配的方法,提高了匹配效率,实现了航迹区域的三维地形的实时重建,满足了地形匹配导航的要求。 (5)针对地形匹配导航中实时地形图与基准地形图可能存在尺度缩放的情况,提出了一种基于三维地形不变性特征描述的地形匹配方法。该方法利用地形关键点的相对位置构造地形的特征向量,基于特征向量间的距离比较实现地形匹配,解决了具有缩放变化的地形匹配问题,拓展了基于序列图像重建三维地形在地形匹配导航中的应用范围。 (6)在飞行器视觉导航方面提出了两种基于图像的导航信息获取方法。①提出了一种根据图像边缘与区域特征的地平线检测方法,基于地平线的成像分析实现了飞行器的俯仰角、滚转角的姿态测量。②提出了利用单应诱导视差测量着陆平面内目标起伏尺度的方法。分析了平面单应诱导视差与目标离面距离、成像配置参数等因素的关系,给出了基于单应诱导视差的目标离面距离评估方法,用于降落场的平面平整度评估。 在论文研究中,根据这些新算法开发了无人机时序图像三维重建示范性软件系统,完成了基于无人机序列图像的三维重建。本文对无人机序列图像三维重建的发展以及其在导航中的应用具有积极的作用。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 赵宇明,李介谷;序列图像(亚)像素级点目标检测的DP算法[J];上海交通大学学报;1995年06期
2 李培华,张田文;一种新的B样条主动轮廓线模型[J];计算机学报;2002年12期
3 沈意;周成平;蔡超;张天序;;基于双谱序列图像的ATR系统设计与实现[J];计算机工程与应用;2005年35期
4 李木勇;冯进良;唐勇;韦宏强;于明飞;王玉明;;基于序列图像中运动小目标检测[J];长春理工大学学报(自然科学版);2007年02期
5 陶玲;钱志余;陈春晓;;基于主动轮廓模型的序列图像分割[J];应用科学学报;2007年06期
6 张志胜;何博侠;戴敏;史金飞;;基于特征的大尺寸零件序列局部视觉测量方法(英文)[J];Journal of Southeast University(English Edition);2007年04期
7 张辉;王耀南;周博文;;基于机器视觉的液体药品异物检测系统研究[J];仪器仪表学报;2009年03期
8 李金;雷燕;胡文广;;多运动目标探测标记及跟踪[J];应用科技;2009年06期
9 姚美红;程国治;于京诺;;一种基于序列图像的车辆避撞预警算法[J];拖拉机与农用运输车;2010年05期
10 张春森,张剑清,贺少军;基于立体视觉的空间运动分析[J];光学技术;2004年03期
11 鲍溪清;实时二维多尺度目标识别方法及其应用[J];大连铁道学院学报;2005年02期
12 赵杰文;盛伟;邹小波;黄星奕;;水果外观质量在线检测系统的软件实现[J];农业工程学报;2006年06期
13 张成;杨淑莹;;基于序列图像的粒子滤波跟踪算法[J];天津理工大学学报;2007年06期
14 孙莹涛;李玉山;;多运动目标跟踪及连通域标记方法[J];电子元器件应用;2007年05期
15 田启川;刘正光;李临生;;基于序列图像的虹膜特征提取与分类[J];天津大学学报;2007年12期
16 王新滨;艾斯卡尔·艾木都拉;;基于模糊熵高斯聚类的弱点状动目标跟踪技术[J];计算机工程与应用;2008年11期
17 李立春;张恒;李由;于起峰;;一种基于无人机序列成像的地形地貌重建方法[J];遥感技术与应用;2008年05期
18 黄魁东;张定华;金炎芳;;基于锥束CT序列图像的三维缺陷检测方法[J];光学技术;2008年06期
19 刘彬;叶丽娜;;一种基于SIFT特征的序列图像拼接算法[J];兵工自动化;2009年06期
20 相方园;;土壤孔隙网络模型的程序设计与实现[J];湖北农业科学;2009年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 蒋明;;基于序列图像的鱼类机动性分析系统[A];苏州市自然科学优秀学术论文汇编(2008-2009)[C];2010年
2 杨世保;庄丽葵;曹云峰;王彪;李航;;基于序列图像的UAV着陆跑道识别方法[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅱ[C];2011年
3 王丹;姜小光;;利用时间序列图像的傅立叶分析重构中国地区无云NDVI图像[A];中国空间科学学会空间探测专业委员会第十七次学术会议论文集[C];2004年
4 倪军;袁家虎;吴钦章;;序列图像中跟踪目标的一种简单算法[A];2004全国图像传感器技术学术交流会议论文集[C];2004年
5 张红伟;李晓辉;;基于图像活动性的序列图像分形编码方法[A];开创新世纪的通信技术——第七届全国青年通信学术会议论文集[C];2001年
6 曹霞;周学成;罗锡文;;植物根系原位CT序列图像的三维阈值分割[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
7 许平;田红旗;姚曙光;;列车部件撞击图像运动分析软件研究[A];中国铁道学会车辆委员会2004年度铁路机车车辆动态仿真学术会议论文集[C];2004年
8 王书民;张爱武;崔营营;张珍梅;;基于无人飞艇数字摄影测量系统及其航拍序列图像拼接[A];2009全国测绘科技信息交流会暨首届测绘博客征文颁奖论文集[C];2009年
9 潘泉;赵永强;张洪才;;基于像素层图像融合的偏振图像计算方法研究[A];第二届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2004年
10 彭丰平;鲍苏苏;;基于CT序列图像肝脏及其管道的分割[A];2008'中国信息技术与应用学术论坛论文集(一)[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 彭科举;基于序列图像的三维重建算法研究[D];国防科学技术大学;2012年
2 陈颖;序列图像中微弱点状运动目标检测及跟踪技术研究[D];电子科技大学;2003年
3 李立春;基于无人机序列成像的地形重建及其在导航中的应用研究[D];国防科学技术大学;2009年
4 魏波;点时空约束图像目标跟踪理论与实时实现技术研究[D];电子科技大学;2000年
5 朱清波;序列图像三维重建方法研究[D];华中科技大学;2010年
6 刘哲星;医学图像回溯性配准研究[D];第一军医大学;2002年
7 徐军;红外图像中弱小目标检测技术研究[D];西安电子科技大学;2003年
8 唐丽;由手提相机获得的序列图像进行三维重建[D];西安电子科技大学;2003年
9 汤春明;神经元干细胞序列图像分割与追踪系统的研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
10 万川;基于动态序列图像的人脸表情识别系统理论与方法研究[D];吉林大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吴庆伟;运动估计方法研究与序列图像的相关性分析[D];华中科技大学;2005年
2 周智浩;基于序列图像的二维超分辨率重构技术研究[D];浙江大学;2006年
3 赵世喆;基于序列图像的运动目标检测和跟踪算法研究[D];北方工业大学;2006年
4 肖学钢;序列图像中交通标志定位检测技术研究[D];中南大学;2008年
5 刘晓天;基于MAP技术的图像超分辨率复原研究与实现[D];国防科学技术大学;2004年
6 饶岚;生物体内部结构三维显微成像技术研究[D];浙江大学;2003年
7 丁秋芳;主动脉弓变形和位移测量的研究[D];北京工业大学;2006年
8 任阳阳;复杂背景下红外序列图像中运动目标检测算法研究[D];西安电子科技大学;2009年
9 祝勇;基于序列图像的超分辨率重构技术研究[D];长春理工大学;2009年
10 高文井;序列成像目标定位的DSP实现[D];西安电子科技大学;2011年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 苏成富;数据压缩技术简介③(待续)[N];北京电子报;2001年
2 刘;《视频编码与低速率传输》描述真实的多媒体世界[N];中国图书商报;2002年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978