受飞行高度和相机像素等因素的影响,无人机在低空森林地区进行航拍作业时,所拍摄的图像范围通常较小,无法涵盖所要研究林区内所有图像信息。为获得高分辨率的森林地区广角航拍图像,无人机进行航空拍摄时,必须沿指定路线完成图像拍摄,航拍范围覆盖整个待研究林区,然后采用全景图像拼接法,把单个航拍图像转变为整幅包含更加丰富的林区信息的宽视野图像。本文的主要研究主题如下:1.提出一种基于圆形邻域的CSURF(Circled Speeded Up Robust Features)特征提取算法。针对传统SURF(Speeded Up Robust Features)算法在处理林区无人航拍图像时存在的匹配过程复杂、特征点相对模糊等诸多弊端,本文提出的CSURF算子在图像预处理阶段引入自适应直方图均衡化算法进行图像增强;在描述符主方向确定过程中,选用圆形区域代替传统SURF算法中的方形区域,减少了特征描述符主方向偏差;同时引入图像二级梯度作为图像特征算子细节的拓展,增强了算法的鲁棒性。2.建立一套完整的图像拼接效果评估系统。为使评价结果更具说服力,本次围绕拼接结果的客观方面构建一套完整评价体系,本文引入灰度方差(SMD)、峰值信噪比(PSNR)、结构相似度(SSIM)与拼接耗时四项指标,通过双图拼接实验,多图拼接实验及动态图像拼接实验,完成对林区航拍图像拼接算法的全面评价。此套评估方法可以有效保证评价结果的公正性和可靠性,进而验证本文提出算法的优越性。3.开发了一款基于MATLAB GUI的林区航拍图像拼接软件,针对林区航拍图像拼接操作不直观的问题,本文开发了一款基于CSURF特征点无人机林区航拍图像拼接算法的上位机软件。该软件集成三种图像拼接算法,支持图像显示、参数调设、系统控制等功能,可大幅增强图像拼接交互性与操作性。软件具体模块包括:一,显示部分;二,参数设置部分;三,控制部分;四,拼接算法选择部分;通过实验分析可知,该软件具备良好实用性,展现出了大范围推广应用价值。本文深入研究了图像拼接算法,把无人机航拍和图像拼接技术相结合,得到高分辨率、宽视野林区航拍图像,为接下来图像研究创造有利条件。同时本研究开发了一款上位机林区航拍拼接软件,实现了CSURF算法的实际应用。