本书阐述无人飞行器获取的视频数据处理与分析的相关技术和方法。首先，结合无人飞行器视频影像数据特性，介绍无人飞行器目标监测系统。然后，针对无人飞行器搭载平台，讨论视频影像目标定位技术，内容包括摄像机成像几何模型、摄像机几何标定、地面移动目标快速定位。最后，讨论无人飞行器视频影像处理与运动目标分析技术，内容包括运动估计、视频编码、视频影像处理、序列影像运动目标检测与序列影像运动目标跟踪。
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第二版前言
第一版前言
第1章 绪论 1
1.1 无人飞行器序列影像数据特性 1
1.1.1 序列影像一般特性 2
1.1.2 无人飞行器视频影像数据特性 3
1.1.3 无人飞行器视频分析特性 6
1.2 序列影像处理与运动分析相关技术 7
1.2.1 计算机视觉 8
1.2.2 视频处理技术 9
1.2.3 运动目标分析 9
1.2.4 视频卫星监测 11
1.2.5 智能视频分析 11
1.3 本书内容组织 14
参考文献 17
第2章 无人飞行器目标监测系统 18
2.1 概述 18
2.2 无人飞行平台 19
2.2.1 无人机平台 19
2.2.2 无人飞艇平台 22
2.2.3 飞行控制系统 24
2.3 地面控制站 26
2.3.1 基本组成 26
2.3.2 物理配置 27
2.3.3 基本功能 27
2.3.4 外部接口 30
2.4 任务载荷 31
2.4.1 成像传感器 31
2.4.2 传感器位置与姿态测量 37
2.5 数据链路 42
2.5.1 数据链路的组成 42
2.5.2 数据链路的特征 43
2.5.3 数据传输特性 44
参考文献 47
第3章 摄像机成像几何模型 48
3.1 针孔摄像机模型 48
3.2 空间直角坐标变换 49
3.3 摄像机几何成像模型 51
3.3.1 内参数 51
3.3.2 外参数 54
3.4 镜头畸变 55
3.5 与摄影测量成像模型的比较 56
参考文献 59
第4章 摄像机几何标定 60
4.1 经典的摄像机标定方法 60
4.1.1 利用野外控制点的方法 60
4.1.2 利用三维标定参照物的方法 62
4.2 利用平面模板标定摄像机 62
4.2.1 Tsai两步法 62
4.2.2 张正友方法 66
参考文献 73
第5章 地面移动目标快速定位 74
5.1 GNSS/INS坐标系及其变换 74
5.1.1 GNSS坐标系 74
5.1.2 与INS相关的坐标系 75
5.1.3 摄影测量坐标系 78
5.1.4 GNSS坐标系与我国地图坐标系的变换 80
5.2 基于GNSS/INS的移动目标直接定位 82
5.2.1 偏心角和偏心分量 82
5.2.2 摄影测量外方位元素 85
5.2.3 单像目标定位解算 87
5.3 非量测型摄像机移动目标定位 89
5.3.1 基本原理 89
5.3.2 确定投影矩阵 92
参考文献 93
第6章 运动估计 94
6.1 二维运动估计 94
6.1.1 二维运动产生原因 94
6.1.2 二维运动估计基本概念 96
6.1.3 二维运动模型建立 98
6.1.4 二维运动估计基本方法 99
6.2 基于特征的运动估计 100
6.2.1 Harris算子特征点提取与匹配 100
6.2.2 SIFT算子特征点提取与匹配 105
6.2.3 特征精匹配 110
6.2.4 全局运动估计与背景运动补偿 115
6.3 基于光流的运动估计 116
6.3.1 光流基本原理 117
6.3.2 光流计算方法 119
6.3.3 光流运动估计实现 124
6.3.4 背景运动补偿 127
6.4 基于块的运动估计 128
6.4.1 块运动模型 128
6.4.2 块匹配法运动估计 130
6.4.3 背景运动补偿 136
6.5 基于网格和区域的运动估计 136
6.5.1 基于网格的运动估计 136
6.5.2 基于区域的运动估计 138
参考文献 140
第7章 视频编码 142
7.1 视频数据冗余 142
7.1.1 视频数据冗余类型 142
7.1.2 视频数据冗余去除方法 143
7.2 游程编码 144
7.3 变换编码 145
7.3.1 K-L变换编码 145
7.3.2 DCT编码 148
7.4 预测编码 152
7.4.1 帧内预测编码 153
7.4.2 帧间预测编码 155
7.5 量化 157
7.6 熵编码 159
7.6.1 信息论基本概念 160
7.6.2 香农编码定理 161
7.6.3 变长编码 162
7.6.4 算术编码 164
7.7 视频影像质量评价 165
7.7.1 主观质量评价 165
7.7.2 客观质量评价 166
7.8 视频编码标准 166
7.8.1 颜色空间 169
7.8.2 MPEG-1 172
7.8.3 MPEG-2 177
参考文献 178
第8章 视频影像处理 179
8.1 色彩校正与调整 179
8.2 视频影像降噪 181
8.2.1 空域滤波 182
8.2.2 频域滤波 186
8.2.3 时域滤波 189
8.2.4 时空域滤波 190
8.3 视频影像增强 192
8.3.1 直方图增强 193
8.3.2 Retinex增强 197
8.3.3 基于帧融合的视频影像增强 200
8.4 视频影像超分辨率重建 202
8.4.1 非均匀插值法 205
8.4.2 迭代反投影法 206
8.4.3 Robust超分辨率重建法 206
8.4.4 最大后验概率法 207
参考文献 207
第9章 序列影像运动目标检测 209
9.1 概述 209
9.2 静态场景运动目标检测 211
9.2.1 帧差法 211
9.2.2 背景减除法 213
9.2.3 光流法 215
9.2.4 三种方法比较 217
9.3 动态场景运动目标检测 217
9.3.1 基于背景纠正差分的运动目标检测 218
9.3.2 结合多尺度影像空间的帧差法运动目标检测 219
9.3.3 基于光流法的运动目标检测 222
9.4 运动目标检测的性能评价 224
9.5 运动目标检测的典型应用 226
9.5.1 智能视频监控 227
9.5.2 无人飞行器序列影像运动分析系统 227
参考文献 229
第10章 序列影像运动目标跟踪 231
10.1 概述 231
10.1.1 运动目标的表示方法 232
10.1.2 运动目标的特征表示 234
10.1.3 运动目标跟踪方法的分类 239
10.2 确定性运动目标跟踪方法 241
10.2.1 基于特征匹配的运动目标跟踪方法 241
10.2.2 基于模板匹配的运动目标跟踪方法 245
10.2.3 基于MeanShift的运动目标跟踪方法 246
10.2.4 基于CamShift的运动目标跟踪方法 251
10.2.5 基于相关滤波的运动目标跟踪方法 255
10.3 非确定性运动目标跟踪方法 257
10.3.1 卡尔曼滤波跟踪方法原理 258
10.3.2 粒子滤波跟踪方法原理 262
参考文献 264
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