基于微型飞行器航拍图像的三维数字地图生成技术研究

摘要

本文主要研究基于微型飞行器航拍图像的小区域三维数字地图制作技术。由于微型飞行器体积小，重量轻，极易受到风力的影响，所以获取的图像无法用现有的商用软件直接进行三维数字地图的制作。鉴于上述原因，本文提出了一个针对微型飞行器获取的图像建立三维数字地图的系统。主要处理过程包括摄像机的标定，图像的匹配以及三维重建和相邻场景拼接几个部分。 在摄像机标定中，本文以摄像机针孔模型为基础，采用了带有一阶径向畸变参数的非线性摄像机模型。通过径向排列约束，用两步法线性地求解出摄像机的内部和外部参数，完成标定。实验结果证明了该模型在标定的精度上比一般的针孔模型有较大的改善。 图像匹配包括特征点的提取和匹配两部分，本文比较了多种图像特征点提取的方法，最终采用Harris算子来提取特征点。在特征点的匹配算法上首先采用区域相关法进行特征点的粗匹配，然后对匹配点进行强壮性计算，在上一次匹配的结果中剔除一部分不良甚至错误的匹配，同时通过人工干预的方式来提高匹配结果的准确性。 论文在摄像机标定和特征点匹配的基础上，以线性三角形法实现了关键点的三维重建，在以此为基础实现三维物体的重构。为了获得航拍场景的重构，对两幅以上的重建的结果进行三维拼接，以贴图显示的方式渲染场景。 系统测试实验中，模拟微型飞行器飞行方式获取图像，应用本文的三维重构系统，实现了三幅相邻图像三维场景重建和拼接。

目录

文摘

英文文摘

原创性声明及本论文使用授权说明

第一章绪论

第二章视觉几何基础理论

第三章数据处理流程与图像采集

第四章摄像机的标定

第五章图像的匹配

第六章三维重构

第七章结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间所完成的论文

致谢