一种无人机侦察图像地面实时重建处理系统技术方案

本发明专利技术公开了一种无人机侦察图像地面实时重建处理系统，属于无人机侦察图像处理技术领域。所述系统包括数据转换模块、图像预处理模块、几何校正模块、图像拼接模块、图像融合模块以及图像显示模块，本发明专利技术集成了多种无人机侦察图像处理功能，能够满足侦察图像处理的基本需求，应用范围广；能够通过网络传输实现机载与地面站的实时通信，在几何校正和图像拼接等方面能够实时处理机载设备获取的图像数据，能够快速进行目标定位，实时性较高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无人机侦察图像处理
，具体指一种无人机侦察图像地面实时重建处理系统。
技术介绍
侦察是无人机与生倶来的使命，以无人机为载体的远距离非接触性侦察技术已成为情报收集的主要技术手段，相对卫星侦察具有其自身优点，如成本低、侦察地域控制灵活、不存在访问时间和周期限制、地面目标分辨率高等；相对有人侦察机而言，又昼夜可持续工作、不考虑飞行员疲劳和伤亡等因素。因此，鉴于无人机具有高分辨率、高灵活性、高效率和低成本的优势而被广泛应用于自然灾害区域评估、战场侦察、环境监测等军用和民用领域。无人机在执行侦察任务时，利用机载传感器(红外/CCD)获取侦察区域的侦察图像，经信息传输系统传输到地面控制站供操作手解译、分析，获取图像中有用的信息，以期达到图像目标检测、目标识别、目标定位、灾害区域评估、环境监测等应用目的，如图1所示。但在实际应用的过程中，无人机侦察图像暴露出如下几个重要问题:1)无人机因自身姿态及成像平台的不稳定性、成像平台姿态的任意性、大气辐射散射等因素的影响，使获取的侦察图像发生严重的几何畸变，不利于对图像中目标进行有效定位；2)无人机因飞行高度、相机焦距等因素的影响，使得单幅侦察图像能够反映的地理范围较小，难以用一张侦察图像反映感兴趣区域全部的信息；3)因单一类型传感器成像原理的局限性，单一传感器拍摄获取的侦察图像往往不能反应侦察区域有效目标的所有细节信息。由于无人机侦察图像存在以上几大缺陷，严重影响了无人机的侦察效能。因此，亟需在无人机侦察图像应用现状和当前任务需求的基础上，以无人机侦察图像目标检测、识别与定位为应用背景，研制开发一种无人机侦察图像地面实时重建处理系统，有效解决无人机侦察图像在应用时暴露的若干问题，提高无人机侦察效能。
技术实现思路
本专利技术针对无人机侦察图像实际应用中存在的若干问题，结合侦察图像的应用目的，设计实现一套无人机侦察图像地面实时重建综合处理系统，有效协助地面站操作人员对无人机侦察图像进行解译、分析，从而快速准确的提取出图像中有用的目标信息。无人机侦察图像地面实时重建综合处理系统主要包括以下几个功能模块:数据转换模块、图像预处理模块、几何校正模块、图像拼接模块、图像融合模块以及图像显示模块，所述的数据转换模块用于对遥感源数据进行接收，将遥感源数据转换成遥感图像或视频，并给出成像参数；所述的图像预处理模块对遥感图像进行预处理，当接收的遥感图像质量较差时，进行预处理操作，提高图像质量，作为图像拼接模块和几何校正模块的数据输入前端；所述的几何校正模块结合数据转换模块提供的成像参数，对图像预处理模块处理之后的图像数据进行校正处理，降低图像的畸变程度；图像拼接模块既可以处理校正之后的图像数据，也可以处理校正之前的图像数据；为了保证融合后图像的信息真实可靠，图像融合模块仅仅针对数据转换后的原始图像数据进行处理；图像显示模块承担结果显示和数据管理的功能，是数据转换、预处理、几何校正、图像拼接及图像融合等模块的处理结果展示窗口，并且根据几何校正模块、图像拼接模块处理后得到图像的地理信息进行集中统一管理。本专利技术的主要优点在于:(I)本专利技术设计了通用的数据转换接口，可以处理多种不同格式的数据，通用性强；(2)本专利技术集成了多种无人机侦察图像处理功能，能够满足侦察图像处理的基本需求，应用范围广；(3)本专利技术能够通过网络传输实现机载与地面站的实时通信，在几何校正和图像拼接等方面能够实时处理机载设备获取的图像数据，能够快速进行目标定位，实时性较高。【附图说明】图1为无人机侦察图像应用示意图；图2为本专利技术系统整体结构示意图；图3为本专利技术系统各模块之间关系图；【具体实施方式】下面结合附图对无人机侦察图像地面实时重建综合处理系统各个模块进行详细介绍。本专利技术提供一种无人机侦察图像地面实时重建处理系统，具有一级功能区和二级功能区，如图2所示，所述系统包括数据转换模块、预处理模块、几何校正模块、图像拼接模块、图像融合模块和图像显示模块，上述模块组成所述系统的一级功能区。在所述系统的二级功能区，数据转换模块可以将不同机型对应的图像模式转换为YUV、BGR、BMP等格式的图像(序列)数据及相应参数并进行存储，为整个系统提供具有统一格式的数据；预处理模块、几何校正模块、图像拼接模块和图像融合模块均可以作为单独的应用，同时各模块之间具有联系。通过预处理模块对图像进行去雾、去噪、增强等处理，提高无人机图像质量，是后续处理的基础。几何校正模块则是为了确定图像的地理信息，包括进一步确定图像地理范围，对图像地理范围进行不加高程几何校正和加入高程几何校正等方式的处理，是图像拼接模块和图像显示模块的基础。图像拼接模块为了呈现更大视野范围的图像，包括基于SIFT (Scale-1nvariant feature transform)图像拼接和基于地理信息拼接。图像融合模块则是针对多种传感器得到的图像进行融合，提供更为丰富的信息，包括基于SIFT特征图像融合和小波变换图像融合。所有的结果均在图像显示模块中呈现。下面结合图3对各个模块分别进行说明。数据转换模块:针对不同机型、不同数据类型，数据转换模块设计了图像模式的选择，包括不同机型所对应的红外、可见光图像、数码相机大图、数码相机小图、CCD黑白、CCD彩色、模拟视频的选择等；在选定图像模式之后，通过解码，可以将遥感源数据转换成YUV、BGR,BMP等格式的图像或视频数据以及相应的成像参数，并进行存储，为后续一系列处理工作提供合适的数据接口类型。所述的成像参数主要包括:无人机飞行高度、无人机姿态角(包括方位角、俯仰角和横滚角)、云台姿态角(包括方位角和俯仰角)和载荷焦距等参数。预处理模块:无人机在执行侦察任务时，往往都处于5000米左右的高空，由于受自然环境、天气、大气折射辐射等一系列因素的影响，导致图像在视觉上模糊不清，给目标的检测识别带来较大难度，预处理模块主要包括图像增强、图像去噪、图像去雾等功能。预处理模块可以提高后续图像处理的效果，主要体现在通过改善图像质量，可以显著提高SIF当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无人机侦察图像地面实时重建处理系统，其特征在于：包括数据转换模块、图像预处理模块、几何校正模块、图像拼接模块、图像融合模块以及图像显示模块，所述的数据转换模块用于对遥感源数据进行接收，将遥感源数据转换成遥感图像或视频，并给出成像参数；所述的图像预处理模块对遥感图像进行预处理，提高图像质量，作为图像拼接模块和几何校正模块的数据输入前端；所述的几何校正模块结合数据转换模块提供的成像参数，对图像预处理模块处理之后的图像数据进行校正处理，降低图像的畸变程度；图像拼接模块用于对预处理模块输出的图像数据或几何校正模块输出的图像数据进行拼接；图像融合模块用于对数据转换或预处理模块输出的图像数据进行图像融合处理；图像显示模块承担结果显示和数据管理的功能，是数据转换模块、预处理模块、几何校正模块、图像拼接模块及图像融合模块的输出结果显示窗口，并且根据几何校正模块、图像拼接模块处理后得到图像的地理信息进行集中统一管理。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：丁文锐，刘硕，向锦武，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11