无人驾驶飞机航空遥感影像匹配及外方位元素解算方法研究

作     者：齐苑辰 

作者单位：辽宁工程技术大学 

学位级别：硕士

导师姓名：裴亮

授予年度：2008年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 081802[工学-地球探测与信息技术] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 081602[工学-摄影测量与遥感] 0816[工学-测绘科学与技术] 

主      题：无人驾驶飞机 GPS/INS 姿态校正 投影差 SIFT算子 

摘      要：无人机作为航空遥感平台发展潜力巨大,已有的卫星遥感和有人机航空遥感技术虽均有获取大面积宏观地理信息的特点,但对于分辨率要求高、更新时间要求快的遥感技术应用却难以保障。将无人机作为航空摄影和对地观测的遥感平台为这种应急需求提供了一种新的技术途径。因此,作为获取高分辨率地面遥感影像的重要方式,无人机航空遥感在摄影测量与遥感应用领域中发挥越来越重要的作用。 正是无人机航空遥感系统具备了诸多卫星遥感与有人机遥感所不具备的优势,所以必将成为遥感应用领域中的重要数据来源,而无人机航空遥感系统虽然有它的优点,但作为一种新型的对地观测平台也带来了新的问题。针对这些问题,本文主要完成了两方面的工作。 1、实现了基于SIFT算子的无人机航空遥感影像的高精度匹配。当无人机低空飞行获取高分辨率遥感影像时,由于不同摄站点拍摄角度不同,使得建筑物等凸出地面的物体在立体像对上成像时产生投影差,导致物体成像几何形状发生畸变并且出现地面高层建筑物之间遮挡现象严重的问题,从而导致匹配的困难,成为影响无人机航空遥感影像匹配质量的主要因素。本文采用对旋转、遮挡、缩放、图像局部灰度变化等都具有较强的稳定性的SIFT算子来进行匹配,并取得了很好的效果。 2、建立了无人机机载姿态数据误差校正模型。无人机飞行时关于姿态信息的所有数据都可以由GPS/INS测得,但是由于多种系统误差和偶然误差的影响,直接将飞行控制数据作为影像外方位元素对所获得的遥感影像进行正射校正处理,将会产生较大误差。本文对无人机机载GPS/INS上获取的姿态信息进行了误差分析,建立了相应的误差检校模型,并利用无人机航摄影像资料验证了该模型的有效性和可行性,从而保证无人机航空遥感影像在无控制点的情况下实现高精度的校正。