无人机影像正射镶嵌技术与应用

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1、分类号TP391密级公开UDC硕士学位论文无人机影像正射镶嵌技术与应用学位申请人：张君桥学科专业：软件工程指导教师：任东副教授二○一五年五月万方数据ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofScienceinEngineeringTheUAVImagesMosaicTechnologyandApplicationGraduateStudent:ZhangJunqiaoMajor:SoftwareEngineeringSupervisor:A.P.RenDongCh

2、inaThreeGorgesUniversityYichang,443002,P.R.ChinaMay,2015万方数据三峡大学硕士学位论文三峡大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明，本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。学位论文作者签名：日期：I万方数据三峡大学硕士学位论文内容摘要近年来，无人机遥感系统由于其机动灵活、成本低、遥感影像分辨率高等优点，已广泛应用于农情监

3、测、自然灾害监测与评估和土地利用调查等应用领域。在无人机遥感影像应用之前，通过摄影测量方法将影像序列镶嵌成一张大图。本文针对从无人机原始影像序列到正射镶嵌影像的过程中的若干技术问题，以及无人机正射镶嵌影像的应用实例，进行了以下的研究工作：1）无人机影像的预处理。对原始图像进行图像增强处理；介绍了几种常用的摄影测量坐标系，以及共线方程的推导过程；得到影像内定向转换模型的参数。本文还考虑了镜头畸变差，通过常用的纠正模型进行修正，使坐标转换结果更精确。2）DEM提取方法的改进。对影像进行正射校正需要数字高程模型(DEM)数据，而DEM数据通常它是由测绘部门或其他机构提供一个大范围或全国性

4、的DEM，但如果要求更高的精度、更密集和更精确的DEM，就要求出部分精确的离散DEM高程点再进行内插以满足精度要求。本文首先经过基于SFM的空三测量，得到离散的部分地面点坐标作为DEM内插的数据源，再进行内插得到规则格网的DEM；分析对比了最近邻插值、移动平均插值、反距离权重三种内插算法，并且提出了一种改进的反距离权重插值，该方法对权重函数的指数p进行自适应调整，使p能够随着参考点的密度大小自己调节；最后通过检查点法来验证插值精度，实验表明，改进的插值算法比原始算法平均RMSE值小，插值精度有所提高。3）提出基于直接平均融合的全景正射镶嵌方法。基本思路是首先确定最终正射影像的范围并

5、建立指定分辨率的网格，该范围与DEM的范围一致，然后逐点进行反解法微分校正，求当前点在每一幅原始图像上的像素坐标，然后取所有包含的原始图像上对应点的像素值的平均值，将平均值赋给正射影像上的当前点。完成后的正射影像不需要再进行镶嵌，并且能有效改善单张镶嵌引起的色差和边界线。4）讨论无人机正射镶嵌影像在农业上的应用，并以小麦育种应用为例，详细介绍怎样利用正射镶嵌影像来进行小麦种苗各个性状参数的计算与分析，并设计实现了一个软件模块。首先通过正射镶嵌影像提取几种常用的植被指数，再利用植被指数与性状参数之间的模型来反演各个性状参数，如叶面积指数、氮素密度、生物量等，最后将计算的结果通过矢量图

6、属性的形式来进行初步分级和分析。计算的性状参数是小麦育种生长过程中反映生长状况重要的指标，是育种专家所关心的。因此利用无人机影像来快速的获取小麦种苗的性状参数，对后期小麦的管理决策有一定的指导意义。关键词：无人机影像数字高程模型反距离权重插值正射镶嵌育种应用II万方数据三峡大学硕士学位论文AbstractInrecentyears,UAVremotesensingsystemhavebeenwidelyusedinagriculturalconditionmonitoring,militaryreconnaissance,naturaldisasterassessmentandmo

7、nitoringoflandsurveyofnationaldefense,duetoitsflexible,low-cost,andhighresolutionimages.Beforeapplications,weshouldmosaicthemultiplesmallimages.Usingphotogrammetricmethodtomosaic.Inthisthesis,wefocusonthequestionsthathappensintheprocess