近年来,无人机航拍技术日渐成熟,其广泛应用于危险区域侦查、地图测绘、灾害监测与评估、海洋环境监测等领域。由于单张的航拍图像覆盖面积过小,为展示更加全面的信息,需要对航拍图像进行拼接处理。航拍图像易受光照、旋转和尺度变化等影响并且具有分辨率高、比例尺大的特点,要求拼接算法具有较好配准性能并能够保持一定的匹配速度。基于特征的图像拼接技术能够很好地处理上述问题,实现航拍图像的拼接。局部不变特征提取与特征匹配是基于特征的航拍图像拼接算法的两大关键技术。本文着重研究适用于航拍图像的特征点提取和特征匹配算法,从而高效、快速地获取精确的航拍拼接图像。在特征点检测与描述方面,针对KAZE算法计算速度较慢的问题,本文提出了一种基于改进KAZE的特征检测与描述算法。其采用快速显示扩散函数算法构建非线性尺度空间,并且使用快速视网膜关键点算法对特征点进行描述,以在保留KAZE算法较好配准性能的同时提高其计算速度。为验证所提算法的有效性,本文将改进KAZE算法与引入运动平滑性约束的基于K近邻的特征匹配算法相结合用于航拍图像的配准。基于Mikolajczyk和Schmid数据集以及航拍图像的配准实验验证了所提算法在具有较好光照不变性、旋转不变性和尺度不变性的同时有效地提升了特征点提取和匹配速度,能够较好地检测和描述航拍图像的特征。在特征匹配方面,针对基于网格的运动统计特征匹配算法在处理航拍图像时配准性能有待提高的问题,本文提出了一种改进的基于网格的运动统计航拍图像特征匹配算法。改进的基于网格运动统计的特征匹配算法在提取特征点后,利用基于双向暴力匹配算法初步建立特征点的对应关系。在此基础上使用基于网格的运动统计算法分离正确与错误的匹配,并对匹配结果进行极线约束,以获取更高质量的匹配点对。其在保留基于网格的运动统计特征匹配算法较高匹配速度的同时提高了配准性能。基于航拍图像的仿真实验表明,所提算法在保持较高匹配速度和鲁棒性的情况下,在光照、旋转和尺度变化下的配准性能得到较大提升,能够较好地匹配航拍图像的特征。最后,本文将改进KAZE算法与改进基于网格的运动统计特征匹配算法相结合用于航拍图像的拼接。基于航拍图像的仿真实验表明,所提算法拼接的航拍图像无拼接缝,无鬼影,在重叠区域过度自然,能够有效地拼接航拍图像。