基于GIS的低空航摄影像快速拼接关键技术研究与系统开发

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近年来,以无人机为平台的航空摄影作为一种新的低空航摄技术,已被广泛应用在地质环境与灾害调查、土地利用动态监测、地形图更新等领域。尤其在灾害应急应用中,能够快速获取灾区航摄影像,为抢险救灾提供实时的灾情数据,有效地弥补了卫星航摄和常规航空航摄的不足。由于无人机影像像幅较小、数量多、旋偏角过大、航向和旁向重叠度不规则,如何对数量巨大的无人机航摄图像进行快速的拼接与纠正是无人机在应急领域应用的主要障碍。为解决该问题,本文在GIS平台下,基于改进的SIFT算法、POS和GIS基础数据实现了影像数据的快速拼接和纠正,具体工作内容如下:  (1)针对无人机影像的特点,对原始SIFT算法进行分析,提出了多参数动态调整、RANSAC与距离中误差剔除误匹配和重叠区分块多任务处理等改进方案。  (2)研究利用无人机航迹数据进行航飞质量检查,提出利用POS数据建立测区粗略拼接图,直观的检查影像质量。根据航飞质量和影像应急应用的需求,提出了航摄影像预处理方案。  (3)针对无控制点航摄影像拼接的误差累积问题,提出基于 GIS空间辅助信息,应用测区分块拼接、航带双向拼接、旋转缩放纠正等策略降低误差。  (4)提出基于POS数据和GIS基础数据对拼接影像进行纠正,并与标准矢量数据进行精度对比,结果表明经过纠正的影像能够满足应急应用。  (5)研发实验平台系统,验证了改进算法和拼接策略的可行性。结果表明本文的研究方法能够实现无控制点条件下无人机原始影像的快速拼接与纠正,从而使无人机航摄影像可以高效地应用于灾害应急信息的提取和分析。
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