本發(fā)明涉及微小型無(wú)人機(jī)光學(xué)影像的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，尤其涉及的是一種真正射影像生成方法。
背景技術(shù)：
無(wú)人機(jī)與傳感器技術(shù)的快速發(fā)展，使得高分辨率、超分辨率的數(shù)據(jù)獲取的成本越來(lái)越低，常規(guī)正射影像處理技術(shù)不能很好的滿足超高分辨率影像的處理需求，尤其是對(duì)城區(qū)超高分辨率影像來(lái)說(shuō)，常規(guī)正射影像具有諸如房屋傾倒，高架橋錯(cuò)位等不可克服的缺陷。
不同于常規(guī)大數(shù)碼影像，微小型無(wú)人機(jī)光學(xué)影像存在像幅小，分辨率高、像片數(shù)量多、影像傾角大、重疊度高且不規(guī)則、色彩不均勻等問(wèn)題，如何快速拼接生成測(cè)區(qū)全景影像圖對(duì)數(shù)據(jù)處理技術(shù)提出了更高的要求，常規(guī)正射影像處理技術(shù)不能很好的解決諸如城區(qū)房屋傾倒，高架橋錯(cuò)位等問(wèn)題。因此，現(xiàn)有技術(shù)存在缺陷，需要改進(jìn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提供一種應(yīng)用于微小型無(wú)人機(jī)光學(xué)影像全自動(dòng)化真正射處理方法，有效解決高分辨率城區(qū)影像房屋傾倒，高架橋錯(cuò)位、色彩不一致等問(wèn)題，可以實(shí)現(xiàn)高分辨率、高重疊度影像的自動(dòng)真正射處理。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種光學(xué)影像真正射處理方法，應(yīng)用于微小型高分辨率無(wú)人機(jī)影像中，包括如下步驟：A：盲區(qū)檢測(cè)：根據(jù)航攝區(qū)域高精度EO數(shù)據(jù)和DSM數(shù)據(jù)，采用四叉樹(shù)技術(shù)，快速計(jì)算影像中每一像元的遮擋情況，生成盲區(qū)圖斑；B：正射糾正：根據(jù)相機(jī)參數(shù)、測(cè)區(qū)高精度POS和DSM數(shù)據(jù)，對(duì)影像進(jìn)行數(shù)字微分糾正，得到單張正射影像；C：生成掩膜圖像：根據(jù)盲區(qū)圖斑和正射糾正后影像的有效區(qū)域，生成對(duì)應(yīng)影像的掩膜圖像；D：盲區(qū)填補(bǔ)與圖像融合：生成權(quán)值模板，根據(jù)影像間的拓?fù)潢P(guān)系，從相鄰影像中提取權(quán)值最大的有效像元，使用圖像多尺度融合技術(shù)，填補(bǔ)對(duì)應(yīng)部分的盲區(qū)圖斑；E：影像勻色：構(gòu)建顧及局部的全局勻色模板，進(jìn)行單張影像的批量并行勻色處理；F：生成真正射影像：采用鑲嵌線算法，將經(jīng)過(guò)盲區(qū)填補(bǔ)的具有重疊度的正射影像進(jìn)行拼接，輸出真正射影像圖。本發(fā)明應(yīng)用于微小型無(wú)人機(jī)光學(xué)影像全自動(dòng)化真正射處理，有效解決了高分辨率城區(qū)建筑物傾倒、扭曲以及圖像之間色彩不一致問(wèn)題，可以實(shí)現(xiàn)大重疊度影像的真正射處理。
應(yīng)用于上述技術(shù)方案，所述的一種真正射影像生成方法中，步驟A中，盲區(qū)檢測(cè)的具體步驟如下：A1：根據(jù)相機(jī)參數(shù)和EO數(shù)據(jù)，計(jì)算出影像在DSM上的投影區(qū)域Rp；A2：使用四叉樹(shù)技術(shù)，將投影區(qū)域Rp逐級(jí)細(xì)分，生成一顆四叉樹(shù)Ti，其中，Ti第一層四個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的區(qū)域，是以攝站點(diǎn)在投影平面內(nèi)的投影為中心，在水平垂直兩方向上劃分出的四個(gè)子區(qū)域，其他各層的剖分方法為其父節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)區(qū)域的的四等分，Ti葉節(jié)點(diǎn)的尺寸不大于100x100像元；A3：在Ti樹(shù)上，快速計(jì)算每一葉節(jié)點(diǎn)包含的像元到攝站點(diǎn)的通視情況，若被其他像元遮擋，該像元對(duì)應(yīng)的位置就是盲點(diǎn)，所有盲點(diǎn)聯(lián)通在一起就是盲區(qū)圖斑；A4：對(duì)盲區(qū)圖斑，使用柵格圖像連通性檢測(cè)技術(shù)，濾除面積較小的盲區(qū)，生成優(yōu)化后的盲區(qū)圖斑。
應(yīng)用于上述技術(shù)方案，所述的一種真正射影像生成方法中，步驟D中，盲區(qū)填補(bǔ)與融合的具體步驟如下：D1：構(gòu)建所有影像間的空間拓?fù)潢P(guān)系，并建立快速檢索表；D2：根據(jù)拓?fù)潢P(guān)系快速檢索表，查找與當(dāng)前影像具有拓?fù)溧徑拥乃杏跋?；D3：對(duì)每一幅影像逐像元生成權(quán)值圖像，權(quán)值的大小為當(dāng)前像元到當(dāng)前影像曝光點(diǎn)下視點(diǎn)的歐幾里得距離與其到盲區(qū)邊緣歐幾里得距離的乘積；D4：遍歷盲區(qū)圖斑圖像中的每一個(gè)盲點(diǎn)像元，在所有與其相鄰的影像的權(quán)值圖像上，找出對(duì)應(yīng)位置權(quán)值最大的像元，將其填補(bǔ)到盲點(diǎn)像元位置處，最終生成盲區(qū)圖斑填補(bǔ)圖；D5：使用圖像多尺度融合技術(shù)，將盲區(qū)圖斑填補(bǔ)圖，與正射糾正后的影像進(jìn)行分頻段融合，生成單幅真正射影像。
應(yīng)用于上述技術(shù)方案，所述的一種真正射影像生成方法中，步驟D5中，對(duì)各影像盲區(qū)邊緣處進(jìn)行色彩過(guò)渡的步驟具體如下：D50：對(duì)正射糾正后的影像和圖斑填補(bǔ)后的影像，生成兩幅掩膜影像，掩膜影像是對(duì)偶互補(bǔ)關(guān)系；D51：分別對(duì)兩幅掩膜影像的構(gòu)建高斯金字塔；D52：分別對(duì)正射糾正后的影像和圖斑填補(bǔ)后的影像生成拉普拉斯金字塔；D53：根據(jù)掩膜影像的高斯金字塔中的多尺度掩膜，將參與融合的兩幅影像對(duì)應(yīng)的拉普拉斯金字塔中的子頻段影像進(jìn)行融合處理，構(gòu)建融合后的影像金字塔；D54：使用經(jīng)過(guò)融合處理后的影像金字塔，將各子頻段加以合成，重建一幅新影像。
應(yīng)用于上述技術(shù)方案，所述的一種真正射影像生成方法中，步驟E中，構(gòu)建顧及全局的局部勻色模板，進(jìn)行單張影像的并行批量勻色處理的步驟具體如下：E1：構(gòu)建所有待處理單張影像的金字塔；E2：將每幅影像金字塔中間層的影像，使用多尺度融合技術(shù)，拼接成一幅顏色過(guò)渡平滑的參考影像；E3：統(tǒng)計(jì)每幅影像在參考影像上的投影區(qū)域內(nèi)的子影像灰度均值、方差、直方圖信息，形成各自的顧及全局的局部勻色模板；E2：統(tǒng)計(jì)測(cè)區(qū)內(nèi)所有影像的灰度均值、方差、直方圖信息，作為初始模板；E3：使用直方圖映射與Wallis模板匹配映射方法，構(gòu)建每幅影像的色彩轉(zhuǎn)換模型；E4：根據(jù)色彩轉(zhuǎn)換模型，對(duì)每幅影像進(jìn)行色彩調(diào)節(jié)處理。
應(yīng)用于上述技術(shù)方案，所述的一種真正射影像生成方法中，步驟F中，執(zhí)行步驟具體如下：F1：根據(jù)姿態(tài)角，遍歷所有影像，剔除俯仰角和橫滾角超限的影像，在剔除的過(guò)程中，首先檢測(cè)剔除超限影像后，剩余影像的重疊度是否滿足需要，若不滿足，該影像將再次選入?yún)⑴c處理；F2：構(gòu)建剩余影像的Voronoi圖，將voronoi圖的每一個(gè)多邊形網(wǎng)格向外擴(kuò)張256個(gè)像元，使用擴(kuò)張后多邊形的外包矩形裁剪對(duì)應(yīng)的單幅正射影像；F3：為參與處理的所有影像生成接縫線，接縫線使用中軸線法和最優(yōu)路線法兩種方法生成；F4：對(duì)接縫線覆蓋區(qū)域進(jìn)行規(guī)則格網(wǎng)分區(qū)，每個(gè)區(qū)塊內(nèi)使用加權(quán)融合法進(jìn)行拼接處理，生成子塊影像；F5：對(duì)子塊影像采用掃描線快速填充法進(jìn)行影像快速拼接處理，輸出鑲嵌后的真正射影像圖。
采用上述方案，本發(fā)明提供了專門針對(duì)微小型無(wú)人機(jī)光學(xué)影像真正射處理算法，包括從原始影像的盲區(qū)檢測(cè)、正射糾正、盲區(qū)填補(bǔ)與融合、掩模圖像生成、影像勻色到最終鑲嵌出圖的全自動(dòng)化處理流程，有效克服了城區(qū)高分辨率，大重疊度影像建筑物傾倒、幾何錯(cuò)位和色彩不一致問(wèn)題。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明的流程示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
本實(shí)施例提供了一種真正射影像生成方法，如圖1所示，真正射影像生成方法應(yīng)用于高分辨率微小型無(wú)人機(jī)光學(xué)影像處理中，其包括如下步驟：
首先步驟A：盲區(qū)檢測(cè)：根據(jù)航攝區(qū)域高精度EO數(shù)據(jù)和DSM數(shù)據(jù)，采用四叉樹(shù)技術(shù)，快速計(jì)算影像中每一像素的遮擋情況，生成盲區(qū)圖斑；
其中，具體地，盲區(qū)檢測(cè)的具體步驟如下：
A1：根據(jù)相機(jī)參數(shù)和EO數(shù)據(jù)，計(jì)算出影像在DSM上的投影區(qū)域Rp；
A2：使用四叉樹(shù)技術(shù)，將投影區(qū)域Rp逐級(jí)細(xì)分，生成一顆四叉樹(shù)Ti，其中，Ti第一層四個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的區(qū)域，是以攝站點(diǎn)在投影平面內(nèi)的投影為中心，在水平垂直兩方向上劃分出的四個(gè)子區(qū)域，其他各層的剖分方法為其父節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)區(qū)域的的四等分，Ti葉節(jié)點(diǎn)的尺寸不大于100x100像元；
A3：在Ti樹(shù)上，快速計(jì)算每一葉節(jié)點(diǎn)包含的像元到攝站點(diǎn)的通視情況，若被其他像元遮擋，該像元對(duì)應(yīng)的位置就是盲點(diǎn)，所有盲點(diǎn)聯(lián)通在一起就是盲區(qū)圖斑；
A4：對(duì)盲區(qū)圖斑，使用柵格圖像連通性檢測(cè)技術(shù)，濾除面積較小的盲區(qū)，生成優(yōu)化后的盲區(qū)圖斑。
然后步驟B：對(duì)圖像進(jìn)行正射糾正：其中，根據(jù)相機(jī)參數(shù)、測(cè)區(qū)高精度POS和DSM數(shù)據(jù)，對(duì)影像進(jìn)行數(shù)字微分糾正，得到單張正射影像。
得到單張正射影像后，進(jìn)行步驟C：生成掩膜圖像：根據(jù)盲區(qū)圖斑和正射糾正后影像的有效區(qū)域，生成對(duì)應(yīng)影像的掩膜圖像。
然后，步驟D：盲區(qū)填補(bǔ)與融合：生成權(quán)值模板，根據(jù)影像間的拓?fù)潢P(guān)系，從相鄰影像中選取權(quán)值最大的有效像元，使用圖像多尺度融合技術(shù)，填補(bǔ)對(duì)應(yīng)部分的盲區(qū)圖斑；
步驟D中，盲區(qū)填補(bǔ)與融合的具體步驟如下：
D1：構(gòu)建所有影像間的空間拓?fù)潢P(guān)系，并建立快速檢索表；
D2：根據(jù)拓?fù)潢P(guān)系快速檢索表，查找與當(dāng)前影像具有拓?fù)溧徑拥乃杏跋瘢?/p>
D3：對(duì)每一幅影像逐像元生成權(quán)值圖像，權(quán)值的大小為當(dāng)前像元到當(dāng)前影像曝光點(diǎn)下視點(diǎn)的歐幾里得距離與其到盲區(qū)邊緣歐幾里得距離的乘積；
D4：遍歷盲區(qū)圖斑圖像中的每一個(gè)盲點(diǎn)像元，在所有與其相鄰的影像的權(quán)值圖像上，找出對(duì)應(yīng)位置權(quán)值最大的像元，將其填補(bǔ)到盲點(diǎn)像元位置處，最終生成盲區(qū)圖斑填補(bǔ)圖；
D5：使用圖像多尺度融合技術(shù)，將盲區(qū)圖斑填補(bǔ)圖，與正射糾正后的影像進(jìn)行分頻段融合，生成單幅真正射影像。
其中，步驟D5中，對(duì)各影像盲區(qū)邊緣處進(jìn)行色彩過(guò)渡的步驟具體如下：
D50：對(duì)正射糾正后的影像和圖斑填補(bǔ)后的影像，生成兩幅掩膜影像，掩膜影像是對(duì)偶互補(bǔ)關(guān)系；
D51：分別對(duì)兩幅掩膜影像的構(gòu)建高斯金字塔；
D52：分別對(duì)正射糾正后的影像和圖斑填補(bǔ)后的影像生成拉普拉斯金字塔；
D53：根據(jù)掩膜影像的高斯金字塔中的多尺度掩膜，將參與融合的兩幅影像對(duì)應(yīng)的拉普拉斯金字塔中的子頻段影像進(jìn)行融合處理，構(gòu)建融合后的影像金字塔；
D54：使用經(jīng)過(guò)融合處理后的影像金字塔，將各子頻段加以合成，重建一幅新影像。
最后，進(jìn)行步驟E：影像勻色：構(gòu)建顧及局部的全局勻色模板，進(jìn)行單張影像的批量并行勻色處理；
步驟E中，構(gòu)建顧及全局的局部勻色模板，進(jìn)行單張影像的并行批量
勻色處理的步驟具體如下：
E1：構(gòu)建所有待處理單張影像的金字塔；
E2：將每幅影像金字塔中間層的影像，使用多尺度融合技術(shù)，拼接成一幅顏色過(guò)渡平滑的參考影像；
E3：統(tǒng)計(jì)每幅影像在參考影像上的投影區(qū)域內(nèi)的子影像灰度均值、方差、直方圖信息，形成各自的顧及全局的局部勻色模板；
E2：統(tǒng)計(jì)測(cè)區(qū)內(nèi)所有影像的灰度均值、方差、直方圖信息，作為初始模板；
E3：使用直方圖映射與Wallis模板匹配映射方法，構(gòu)建每幅影像的色彩轉(zhuǎn)換模型；
E4：根據(jù)色彩轉(zhuǎn)換模型，對(duì)每幅影像進(jìn)行色彩調(diào)節(jié)處理。
最后，步驟F：生成真正射影像：采用鑲嵌線算法，將具有重疊度的影像進(jìn)行拼接，輸出真正射影像圖。
步驟F中，執(zhí)行步驟具體如下：
F1：根據(jù)姿態(tài)角，遍歷所有影像，剔除俯仰角和橫滾角超限的影像，在剔除的過(guò)程中，首先檢測(cè)剔除超限影像后，剩余影像的重疊度是否滿足需要，若不滿足，該影像將再次選入?yún)⑴c處理；
F2：構(gòu)建剩余影像的Voronoi圖，將voronoi圖的每一個(gè)多邊形網(wǎng)格向外擴(kuò)張256個(gè)像元，使用擴(kuò)張后多邊形的外包矩形裁剪對(duì)應(yīng)的單幅正射影像；
F3：為參與處理的所有影像生成接縫線，接縫線使用中軸線法和最優(yōu)路線法兩種方法生成；
F4：對(duì)接縫線覆蓋區(qū)域進(jìn)行規(guī)則格網(wǎng)分區(qū)，每個(gè)區(qū)塊內(nèi)使用加權(quán)融合法進(jìn)行拼接處理，生成子塊影像；
F5：對(duì)子塊影像采用掃描線快速填充法進(jìn)行影像快速拼接處理，輸出鑲嵌后的真正射影像圖。
以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。