随着近几年无人机的大热,航拍也逐渐进入人们的视线,航拍又被称为空中摄影,一般指从空中对地球地貌、工程建筑、自然场景、城市景观等进行摄影的活动。航拍视频能够清晰地表现地理形态、城市面貌,因此常常被用于国防军事、生态环境保护、土地利用调查、自然灾害检测与评估等众多领域。特征提取与匹配是航拍视频分析处理的重要基础和关键技术,本文针对上述技术展开研究,提出了两种新的图像拼接算法,并在此研究基础上,研制了一套机载对地靶标自动识别系统,并成功应用于中航工业杯无人机创新大赛中。论文的主要研究内容包括:(1)首先对航拍技术的起源与发展进行了梳理,在此基础上介绍了航拍视频分析处理的关键技术——特征提取与匹配,总结了国内外学者在基于特征的图像配准技术方面取得的成果,并详细阐释了基于特征的图像配准技术在航拍视频上的应用及发展现状,为今后的研究提供了一定的参考价值。(2)分析并总结了典型的图像特征提取与配准方法。从特征提取和特征匹配两个方面入手展开详细讨论,并对文中提到的配准方法进行实验仿真,从实践的角度分析总结了典型的图像特征提取与配准方法的优劣势以及应用场景。(3)提出了一种基于参考帧变换及拼接尺寸自适应的航拍视频拼接方法。通过在图像配准与图像融合方面的改进,提出基于参考帧变换的图像配准与基于拼接尺寸自适应的图像融合方法,解决了顺序拼接方法中出现的累积误差与内存分配不合理的问题,实现了累积误差的有效降低与内存的合理分配,提高了拼接效果。(4)提出了一种基于图架构的多场景混合拼接方法。通过在图像分类方法上的创新,应用序列分类、交叉分类检索及全局拼接方法,解决了顺序拼接方法不能识别多场景及配准过程较为耗时的问题,实现了对具有时间上连续,空间上重复特点的航拍视频的场景识别与全景生成,减少了图像配准步骤的时间消耗。(5)提出并研制了一套机载对地靶标自动识别系统。通过设备搭配与识别方法上的革新,解决了无线图传方法中出现的长延时与画面抖动问题,实现了每秒60帧的视频采集帧率,95%的靶标识别率,以及每秒20帧的处理帧率,该系统已经成功应用于第三届"中航工业"杯国际无人飞行器创新大奖赛。