一種無人機(jī)偵察圖像地面實(shí)時(shí)重建處理系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無人機(jī)偵察圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，具體指一種無人機(jī)偵察圖像地面實(shí)時(shí)重建處理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]偵察是無人機(jī)與生倶來的使命，以無人機(jī)為載體的遠(yuǎn)距離非接觸性偵察技術(shù)已成為情報(bào)收集的主要技術(shù)手段，相對衛(wèi)星偵察具有其自身優(yōu)點(diǎn)，如成本低、偵察地域控制靈活、不存在訪問時(shí)間和周期限制、地面目標(biāo)分辨率高等；相對有人偵察機(jī)而言，又晝夜可持續(xù)工作、不考慮飛行員疲勞和傷亡等因素。因此，鑒于無人機(jī)具有高分辨率、高靈活性、高效率和低成本的優(yōu)勢而被廣泛應(yīng)用于自然災(zāi)害區(qū)域評估、戰(zhàn)場偵察、環(huán)境監(jiān)測等軍用和民用領(lǐng)域。
[0003]無人機(jī)在執(zhí)行偵察任務(wù)時(shí)，利用機(jī)載傳感器(紅外/CCD)獲取偵察區(qū)域的偵察圖像，經(jīng)信息傳輸系統(tǒng)傳輸?shù)降孛婵刂普竟┎僮魇纸庾g、分析，獲取圖像中有用的信息，以期達(dá)到圖像目標(biāo)檢測、目標(biāo)識別、目標(biāo)定位、災(zāi)害區(qū)域評估、環(huán)境監(jiān)測等應(yīng)用目的，如圖1所示。但在實(shí)際應(yīng)用的過程中，無人機(jī)偵察圖像暴露出如下幾個(gè)重要問題:1)無人機(jī)因自身姿態(tài)及成像平臺的不穩(wěn)定性、成像平臺姿態(tài)的任意性、大氣輻射散射等因素的影響，使獲取的偵察圖像發(fā)生嚴(yán)重的幾何畸變，不利于對圖像中目標(biāo)進(jìn)行有效定位；2)無人機(jī)因飛行高度、相機(jī)焦距等因素的影響，使得單幅偵察圖像能夠反映的地理范圍較小，難以用一張偵察圖像反映感興趣區(qū)域全部的信息；3)因單一類型傳感器成像原理的局限性，單一傳感器拍攝獲取的偵察圖像往往不能反應(yīng)偵察區(qū)域有效目標(biāo)的所有細(xì)節(jié)信息。由于無人機(jī)偵察圖像存在以上幾大缺陷，嚴(yán)重影響了無人機(jī)的偵察效能。因此，亟需在無人機(jī)偵察圖像應(yīng)用現(xiàn)狀和當(dāng)前任務(wù)需求的基礎(chǔ)上，以無人機(jī)偵察圖像目標(biāo)檢測、識別與定位為應(yīng)用背景，研制開發(fā)一種無人機(jī)偵察圖像地面實(shí)時(shí)重建處理系統(tǒng)，有效解決無人機(jī)偵察圖像在應(yīng)用時(shí)暴露的若干問題，提高無人機(jī)偵察效能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對無人機(jī)偵察圖像實(shí)際應(yīng)用中存在的若干問題，結(jié)合偵察圖像的應(yīng)用目的，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一套無人機(jī)偵察圖像地面實(shí)時(shí)重建綜合處理系統(tǒng)，有效協(xié)助地面站操作人員對無人機(jī)偵察圖像進(jìn)行解譯、分析，從而快速準(zhǔn)確的提取出圖像中有用的目標(biāo)信息。
[0005]無人機(jī)偵察圖像地面實(shí)時(shí)重建綜合處理系統(tǒng)主要包括以下幾個(gè)功能模塊:數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、圖像預(yù)處理模塊、幾何校正模塊、圖像拼接模塊、圖像融合模塊以及圖像顯示模塊，所述的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊用于對遙感源數(shù)據(jù)進(jìn)行接收，將遙感源數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成遙感圖像或視頻，并給出成像參數(shù)；所述的圖像預(yù)處理模塊對遙感圖像進(jìn)行預(yù)處理，當(dāng)接收的遙感圖像質(zhì)量較差時(shí)，進(jìn)行預(yù)處理操作，提高圖像質(zhì)量，作為圖像拼接模塊和幾何校正模塊的數(shù)據(jù)輸入前端；所述的幾何校正模塊結(jié)合數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊提供的成像參數(shù)，對圖像預(yù)處理模塊處理之后的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行校正處理，降低圖像的畸變程度；圖像拼接模塊既可以處理校正之后的圖像數(shù)據(jù)，也可以處理校正之前的圖像數(shù)據(jù)；為了保證融合后圖像的信息真實(shí)可靠，圖像融合模塊僅僅針對數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后的原始圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；圖像顯示模塊承擔(dān)結(jié)果顯示和數(shù)據(jù)管理的功能，是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、預(yù)處理、幾何校正、圖像拼接及圖像融合等模塊的處理結(jié)果展示窗口，并且根據(jù)幾何校正模塊、圖像拼接模塊處理后得到圖像的地理信息進(jìn)行集中統(tǒng)一管理。
[0006]本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)在于:
[0007](I)本發(fā)明設(shè)計(jì)了通用的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口，可以處理多種不同格式的數(shù)據(jù)，通用性強(qiáng)；
[0008](2)本發(fā)明集成了多種無人機(jī)偵察圖像處理功能，能夠滿足偵察圖像處理的基本需求，應(yīng)用范圍廣；
[0009](3)本發(fā)明能夠通過網(wǎng)絡(luò)傳輸實(shí)現(xiàn)機(jī)載與地面站的實(shí)時(shí)通信，在幾何校正和圖像拼接等方面能夠?qū)崟r(shí)處理機(jī)載設(shè)備獲取的圖像數(shù)據(jù)，能夠快速進(jìn)行目標(biāo)定位，實(shí)時(shí)性較高。
【附圖說明】
[0010]圖1為無人機(jī)偵察圖像應(yīng)用示意圖；
[0011]圖2為本發(fā)明系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖3為本發(fā)明系統(tǒng)各模塊之間關(guān)系圖；
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對無人機(jī)偵察圖像地面實(shí)時(shí)重建綜合處理系統(tǒng)各個(gè)模塊進(jìn)行詳細(xì)介紹。
[0014]本發(fā)明提供一種無人機(jī)偵察圖像地面實(shí)時(shí)重建處理系統(tǒng)，具有一級功能區(qū)和二級功能區(qū)，如圖2所示，所述系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、預(yù)處理模塊、幾何校正模塊、圖像拼接模塊、圖像融合模塊和圖像顯示模塊，上述模塊組成所述系統(tǒng)的一級功能區(qū)。在所述系統(tǒng)的二級功能區(qū)，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊可以將不同機(jī)型對應(yīng)的圖像模式轉(zhuǎn)換為YUV、BGR、BMP等格式的圖像(序列)數(shù)據(jù)及相應(yīng)參數(shù)并進(jìn)行存儲，為整個(gè)系統(tǒng)提供具有統(tǒng)一格式的數(shù)據(jù)；預(yù)處理模塊、幾何校正模塊、圖像拼接模塊和圖像融合模塊均可以作為單獨(dú)的應(yīng)用，同時(shí)各模塊之間具有聯(lián)系。通過預(yù)處理模塊對圖像進(jìn)行去霧、去噪、增強(qiáng)等處理，提高無人機(jī)圖像質(zhì)量，是后續(xù)處理的基礎(chǔ)。幾何校正模塊則是為了確定圖像的地理信息，包括進(jìn)一步確定圖像地理范圍，對圖像地理范圍進(jìn)行不加高程幾何校正和加入高程幾何校正等方式的處理，是圖像拼接模塊和圖像顯示模塊的基礎(chǔ)。圖像拼接模塊為了呈現(xiàn)更大視野范圍的圖像，包括基于SIFT (Scale-1nvariant feature transform)圖像拼接和基于地理信息拼接。圖像融合模塊則是針對多種傳感器得到的圖像進(jìn)行融合，提供更為豐富的信息，包括基于SIFT特征圖像融合和小波變換圖像融合。所有的結(jié)果均在圖像顯示模塊中呈現(xiàn)。下面結(jié)合圖3對各個(gè)模塊分別進(jìn)行說明。
[0015]數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊:針對不同機(jī)型、不同數(shù)據(jù)類型，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計(jì)了圖像模式的選擇，包括不同機(jī)型所對應(yīng)的紅外、可見光圖像、數(shù)碼相機(jī)大圖、數(shù)碼相機(jī)小圖、CCD黑白、CCD彩色、模擬視頻的選擇等；在選定圖像模式之后，通過解碼，可以將遙感源數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成YUV、BGR,BMP等格式的圖像或視頻數(shù)據(jù)以及相應(yīng)的成像參數(shù)，并進(jìn)行存儲，為后續(xù)一系列處理工作提供合適的數(shù)據(jù)接口類型。所述的成像參數(shù)主要包括:無人機(jī)飛行高度、無人機(jī)姿態(tài)角(包括方位角、俯仰角和橫滾角)、云臺姿態(tài)角(包括方位角和俯仰角)和載荷焦距等參數(shù)。
[0016]預(yù)處理模塊:無人機(jī)在執(zhí)行偵察任務(wù)時(shí)，往往都處于5000米左右的高空，由于受自然環(huán)境、天氣、大氣折射輻射等一系列因素的影響，導(dǎo)致圖像在視覺上模糊不清，給目標(biāo)的檢測識別帶來較大難度，預(yù)處理模塊主要包括圖像增強(qiáng)、圖像去噪、圖像去霧等功能。預(yù)處理模塊可以提高后續(xù)圖像處理的效果，主要體現(xiàn)在通過改善圖像質(zhì)量，可以顯著提高SIF