CN112712462A - 一种基于图像拼接的无人机图像采集系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于图像拼接的无人机图像采集系统，涉及无人机图像采集领域，所述无人机图像采集系统包括多旋翼无人机，所述多旋翼无人机的机翼下方设置有至少两个用于图像采集的摄像头，设置于多旋翼无人机内部的用于图像拼接处理的嵌入式控制板，设置于嵌入式控制板上用于图像存储的存储器，以及设置于多旋翼无人机上方用于图像数据传输的数据收发天线；所述摄像头、存储器以及数据收发天线分别与嵌入式控制板电连接。本发明通过在多旋翼无人机内部的内部设置嵌入式控制板，通过嵌入式控制板上的DSP处理器对多个摄像图采集的图像进行快速拼接融合，得到多方位的完整图像。
Description
技术领域
本发明涉及无人机图像采集领域，特别是涉及一种基于图像拼接的无人机图像采集系统。
背景技术
无人机是一种机上无人驾驶的航空器，其具有动力装置和导航模块，在一定范围内靠无线电遥控设备或计算机程序自主控制飞行。常见的无人机同时承载不同清摄像机、防抖系统进行航拍，运用红外热像仪发现细节，利用导航控制系统进行远程控制，而且会装载多个机载传感器用于不同的用途。
随着信息化技术的不断发展，无论是数字城市、智慧城市的建设还是在面对重大自然灾害时的应急保障服务，或是对各种资源的使用和监测都需要有及时、精细的空间地理信息作为支持。因此，诸多行业对低空大比例尺高分辨率数字影像的需求越来越迫切，对实时性、稳定性和有效性要求越来越高。
通常，传统的获取大比例尺数字影像信息的方法主要依靠卫星遥感和航空摄影。但是卫星遥感技术受气候、地貌条件的限制，且运行周期长、获取影像分辨率低，不能满足对地理信息产品实时性的要求；航空摄影技术则对机场和天气条件的依赖性较大，使用成本较高。
近年来，无人机拍摄逐渐成为获取大比例尺数字影像信息的主要手段，相对于以上两种摄影方式，无人机具有体积小、成本低、针对性强、灵活性高，获取图像分辨率高等优点。但在目前的无人机是无法对采集的多张图像进行快速无缝拼接融合，进而获取一张超高清的完整图像的。因此对于图像采集需求较高的应用场景(例如火灾现场等)，则无法满足图像采集需求。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于图像拼接的无人机图像采集系统，通过内置的嵌入式控制板实现图像的快速拼接融合，得到多方位的完整图像。
本发明提供一种基于图像拼接的无人机图像采集系统，所述无人机图像采集系统包括多旋翼无人机，所述多旋翼无人机的机翼下方设置有至少两个用于图像采集的摄像头，设置于多旋翼无人机内部的用于图像拼接处理的嵌入式控制板，设置于嵌入式控制板上用于图像存储的存储器，以及设置于多旋翼无人机上方用于图像数据传输的数据收发天线，所述摄像头、存储器以及数据收发天线分别与嵌入式控制板电连接；
所述嵌入式控制板上设置有A/D转换器，DSP处理器以及单片机处理器；所述A/D转换器用于对摄像头采集的图像数据模数转换处理；所述DSP处理器用于对模数转换处理后的图像数据进行拼接处理；所述单片机处理器用于对摄像头、A/D转换器、DSP处理器、存储器以及数据收发天线的工作状态进行控制。
进一步的，所述数据收发天线的无线通讯电波频率为5.8GHz。
进一步的，所述DSP处理器内通过计算机编程设置有图像预处理模块和图像拼接模块；
所述图像预处理模块用于对模数处理后的图像进行降采样处理，并确定降采样图像之间的重叠关系和对应位置关系；
所述图像拼接模块是基于降采样图像之间的重叠关系和对应位置关系将图像正射投影到最佳正射投影平面，并根据图像正射投影结果进行融合，得到图像拼接结果。
进一步的，所述图像预处理模块确定降采样图像之间的重叠关系和对应位置关系是通过对降采样图像进行特征点提取后根据特征点配对确定降采样图像之间的重叠关系和对应位置关系。
进一步的，所述最佳正射投影平面是根据图像之间的特征点配对，利用光束平差法对摄像头的位置进行标定，根据所有图像特征点配对以及对应标定结果拟合得到的。
进一步的，所述图像拼接模块是基于分布式计算框架进行计算机编程实现的，并且利用图像插值方法将图像正射投影到最佳正射投影平面。
如上所述，本发明的一种基于图像拼接的无人机图像采集系统，具有以下有益效果：
本发明通过在多旋翼无人机内部的内部设置嵌入式控制板，通过嵌入式控制板上的DSP处理器对多个摄像图采集的图像进行快速拼接融合，得到多方位的完整图像。
附图说明
图1显示为本发明实施例中公开的无人机图像采集系统的结构框图。
图2显示为本发明实施例中公开的图像拼接处理的流程图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
如图1所示，本发明提供所述无人机图像采集系统包括多旋翼无人机，所述多旋翼无人机的机翼下方设置有至少两个用于图像采集的摄像头，设置于多旋翼无人机内部的用于图像拼接处理的嵌入式控制板，设置于嵌入式控制板上用于图像存储的存储器，以及设置于多旋翼无人机上方用于图像数据传输的数据收发天线；所述摄像头、存储器以及数据收发天线分别与嵌入式控制板电连接；
所述嵌入式控制板上设置有A/D转换器，DSP处理器以及单片机处理器；所述A/D转换器用于对摄像头采集的图像数据模数转换处理；所述DSP处理器用于对模数转换处理后的图像数据进行拼接处理；所述单片机处理器用于对摄像头、A/D转换器、DSP处理器、存储器以及数据收发天线的工作状态进行控制。
其中，所述数据收发天线的无线通讯电波频率为5.8GHz。
具体的，所述DSP处理器内通过计算机编程设置有图像预处理模块和图像拼接模块；
所述图像预处理模块用于对模数处理后的图像进行降采样处理，并确定降采样图像之间的重叠关系和对应位置关系；
所述图像拼接模块是基于降采样图像之间的重叠关系和对应位置关系将图像正射投影到最佳正射投影平面，并根据图像正射投影结果进行融合，得到图像拼接结果。
其中，所述图像预处理模块确定降采样图像之间的重叠关系和对应位置关系是通过对降采样图像进行特征点提取后根据特征点配对确定降采样图像之间的重叠关系和对应位置关系。
其中，所述最佳正射投影平面是根据图像之间的特征点配对，利用光束平差法对摄像头的位置进行标定，根据所有图像特征点配对以及对应标定结果拟合得到的。
其中，所述图像拼接模块是基于分布式计算框架进行计算机编程实现的，并且利用图像插值方法将图像正射投影到最佳正射投影平面。
本发明的工作原理如下：
1.将至少两个摄像头设置在多旋翼无人机的机翼下方；
2.通过嵌入式控制板上的单片机处理器控制摄像头开启，通过多个摄像头同时进行图像采集；
3.通过嵌入式控制板上的A/D转换器对图像数据进行模数转换后传输到DSP处理器；
4.通过DSP处理器的图像预处理模块对每个模数处理后的图像进行降采样处理，并确定各个降采样图像之间的重叠关系和相对位置关系，如图2所示；
其中，降采样图像之间的重叠关系和相对位置关系是通过对降采样图像进行特征提取得到相应的特征点，然后根据两个降采样图像，对降采样图像之间的特征点配对，确定降采样图像之间的重叠关系和对应位置关系。
5.通过DSP处理器的图像拼接模块通过图像插值方法将图像正射投影到最佳投影平面，并且根据正射投影结果进行图像融合，进而得到图像拼接结果。
6.通过单片机处理器控制数据收发模块将图像拼接结果发送到地面的服务器或者终端显示器。
综上所述，本发明通过在多旋翼无人机内部的内部设置嵌入式控制板，通过嵌入式控制板上的DSP处理器对多个摄像图采集的图像进行快速拼接融合，得到多方位的完整图像。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (6)
1.一种基于图像拼接的无人机图像采集系统，所述无人机图像采集系统包括多旋翼无人机，其特征在于：所述多旋翼无人机的机翼下方设置有至少两个用于图像采集的摄像头，设置于多旋翼无人机内部的用于图像拼接处理的嵌入式控制板，设置于嵌入式控制板上用于图像存储的存储器，以及设置于多旋翼无人机上方用于图像数据传输的数据收发天线，所述摄像头、存储器以及数据收发天线分别与嵌入式控制板电连接；
所述嵌入式控制板上设置有A/D转换器，DSP处理器以及单片机处理器；所述A/D转换器用于对摄像头采集的图像数据模数转换处理；所述DSP处理器用于对模数转换处理后的图像数据进行拼接处理；所述单片机处理器用于对摄像头、A/D转换器、DSP处理器、存储器以及数据收发天线的工作状态进行控制。
2.根据权利要求1所述的基于图像拼接的无人机图像采集系统，其特征在于：所述数据收发天线的无线通讯电波频率为5.8GHz。
3.根据权利要求1所述的基于图像拼接的无人机图像采集系统，其特征在于：所述DSP处理器内通过计算机编程设置有图像预处理模块和图像拼接模块；
所述图像预处理模块用于对模数处理后的图像进行降采样处理，并确定降采样图像之间的重叠关系和对应位置关系；
所述图像拼接模块是基于降采样图像之间的重叠关系和对应位置关系将图像正射投影到最佳正射投影平面，并根据图像正射投影结果进行融合，得到图像拼接结果。
4.根据权利要求3所述的基于图像拼接的无人机图像采集系统，其特征在于：所述图像预处理模块确定降采样图像之间的重叠关系和对应位置关系是通过对降采样图像进行特征点提取后根据特征点配对确定降采样图像之间的重叠关系和对应位置关系。
5.根据权利要求3所述的基于图像拼接的无人机图像采集系统，其特征在于：所述最佳正射投影平面是根据图像之间的特征点配对，利用光束平差法对摄像头的位置进行标定，根据所有图像特征点配对以及对应标定结果拟合得到的。
6.根据权利要求3所述的基于图像拼接的无人机图像采集系统，其特征在于：所述图像拼接模块是基于分布式计算框架进行计算机编程实现的，并且利用图像插值方法将图像正射投影到最佳正射投影平面。
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