【摘 要】
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针对地质环境监测等应用对高分辨率、高精度热红外影像数据的迫切需求,本文搭建了一套无人机机载轻量化光学拼接红外成像系统以获取高分辨率、高精度热红外影像数据。成像系统非线性畸变以及无人机飞行姿态、成像倾角等因素的变化会给后期图像拼接造成很大困难,本文针对上述难点问题,重点对成像系统非线性畸变校正、倾斜成像梯形失真校正、图像精确拼接等关键技术进行了深入研究。主要研究成果包括:（1）提出一种基于单参数Di
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针对地质环境监测等应用对高分辨率、高精度热红外影像数据的迫切需求,本文搭建了一套无人机机载轻量化光学拼接红外成像系统以获取高分辨率、高精度热红外影像数据。成像系统非线性畸变以及无人机飞行姿态、成像倾角等因素的变化会给后期图像拼接造成很大困难,本文针对上述难点问题,重点对成像系统非线性畸变校正、倾斜成像梯形失真校正、图像精确拼接等关键技术进行了深入研究。主要研究成果包括:（1）提出一种基于单参数Division模型的非线性畸变校正算法,该校正算法无需标定靶标,仅利用成像场景中包含的直线信息即可完成成像系统的非线性畸变参数标定,该算法仅要求实际场景中存在至少一条直线,当实际场景中存在多条不平行直线时仅需成像一次即可完成成像系统的高精度标定。（2）提出一种圆弧拟合策略:采用Taubin拟合算法获得圆弧的参数,将该参数作为Full-LM拟合算法的初始值进行迭代获得最终的圆弧参数。该拟合策略综合利用了代数圆拟合算法无需初始值、无需迭代、运算速度快和几何圆拟合算法拟合精度高的优点,克服了代数圆拟合算法拟合精度略低的问题;Taubin拟合算法获得的圆弧参数比较接近圆弧的实际参数,该参数作为Full-LM拟合算法的迭代初始值不仅克服了几何圆拟合算法初始值选取不适当时会发生发散现象的问题,也提高了Full-LM拟合算法的收敛速度。（3）提出了一种利用霍夫熵的概念来定量评价非线性畸变校正算法校正精度的方法。利用校正后图像的霍夫熵、一维霍夫变换柱状图可定量评价基于单参数Division模型的非线性畸变校正算法的精度,并与其他算法进行对比分析。（4）设计了一种单向约束光学拼接成像系统,该系统获取的两幅影像在宽度方向的重叠参数固定,减少了后续左右相机影像序列对应帧拼接的运算时间。（5）为实现无人机机载轻量化光学拼接红外成像系统获取影像的高精度拼接,提出了基于逼近投影-相似变换的图像拼接算法:采用逼近投影变换处理重叠区域的局部对齐问题,采用相似变换处理非重叠区域的变形问题。当地形起伏较小甚至可以忽略时,根据全局单应性矩阵构造投影-相似变换函数进行图像拼接;当地形起伏变大时,根据全局单应性矩阵构造逼近投影-相似变换函数进行图像拼接,并根据地形起伏的情况选择合适的网格数目。
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