惯性组合导航系统中的快速景象匹配算法研究

在景象匹配辅助导航中,特征点的选取是提高图像匹配速度、精度和鲁棒性的关键之 一。景象匹配中要求提取出的特征是那些可靠性高、辨别性强、计算量小的不变特征。提出 了基于SIFT特征的导航用快速景象匹配算法。算法首先针对惯性组合导航的工作特点, 对SIFT特征点检测及特征点匹配进行了优化设计,然后用RANSAC方法过滤掉错误匹配点,最 后,进行最小二乘精确匹配算法获取航向和位置偏差信息。实验分析了算法对不同分辨率图 像和不同区域的匹配适应性,抗噪声性能,匹配精度以及实时性,并与基于部分Hausdorff 距离的边缘特征景象匹配算法进行了对比。实验结果表明,算法的性能优越,在匹配速度、 精度和鲁棒性方面都优于部分Hausdorff距离算法,可以满足景象匹配导航系统匹配修正的 高性能要求。
     

连续景象匹配的后处理算法

下视景象匹配是各类巡航飞行器实现导航误差修正的关键技术。由于基准图和实时图存在差异，配准点往往落在相关阵的次峰上，导致匹配的失败。提出了N帧连续景象匹配决策的图论算法。该算法利用单帧匹配后形成的相关阵中的主次峰信息以及惯导的位移信息，进行多帧景象匹配的一致性决策。由于引入了相关阵中的次峰信息并结合惯导位移的一致性判断，使得匹配算法能有效剔除误匹配点，从而提高算法的鲁棒性和匹配概率。     

基于独立象元数计算的景象匹配精度分析方法

景象匹配精度与正确匹配概率是决定组合导航系统精度的重要指标。建立了新的求解图像独立象元数的方法,在进行景像匹配过程的同时由独立象元数、信噪比和相关函数统计值得到匹配精度及正确匹配概率。理论推导和仿真分析表明,本文的景象匹配精度分析方法合理,结果符合工程背景,文中的结论可以用于景象匹配辅助导航系统性能的精确分析。     

基于图像区域相关的景象匹配概率与精度研究

景象匹配精度与正确匹配概率是决定景象匹配导航系统精度的重要指标,而图像独立象元数的大小是决定这两个精度指标的主要参数之一.分析了传统求取独立象元数方法存在的不足,并针对这些不足引入了图像区域相关的概念,建立了基于图像区域相关求解图像独立象元数的方法.理论推导和仿真分析表明,建立的求取独立象元数的方法合理,结果准确,速度较快,通过独立象元数计算得到的正确匹配概率符合仿真结果.该方法可以用于景象匹配辅助导航系统性能的预测及精确分析.     

基于双近邻模式和最小二乘支持向量机的SAR景象匹配区选择

通过对景象匹配过程的分析,从模式识别的角度阐述了误匹配产生的原因.从避免误匹配的角度定义了双近邻度、最小距离以反映sAR景象的独特性和匹配的准确性,并结合反映地面景物稳定性的边缘密度,构建反映SAR景象适配性的分类特征向量.基于该分类特征向量,利用最小二乘支持向量机将SAR景象基准图子图划分为匹配正确的子图和匹配错误的子图,并由匹配正确的子图类构成sAR景象适配区.试验结果表明,提出的方法能够有效地规划出所需的SAR景象匹配区.     

互相关景象匹配系统的正确匹配概率研究

首先阐述了景象可导航性分析的定义，指出正确匹配概率是评价景象可导航性的重要指标；接着假定预处理后的基准图和附加噪声是零均值随机场。然后从图像的内容性质和其统计特性两个方面出发进行了，给出了基于景象灰度相关匹配的自主导航系统的正确匹配概率的一个估计模型。通过遥感图像的大量试验结果表明：该匹配概率的估计模型优于一般的仿真模型，从而为景象匹配自主导航系统的设计提供理论和应用基础。     

一种实用的归一化互相关景象匹配算法

相关匹配算法是景象匹配定位系统的核心。本文提出一种用于景象匹配定位系统的相关匹配算法，称之为归一化互相关景象匹配算法，并进行了理论分析和用真实的景象数字地图进行了大量的计算机仿真试验。试验结果表明，该算法在信噪比不小于１并且实时图大小不小于１０×１０个网格的条件下，其正确匹配概率大于９７％，圆概率误差在一个景象数字地图的网格以内，满足景象匹配定位系统的要求     

一种基于距离变换的图象匹配方法

如何对于不同成像条件下的图象进行匹配是采用传统方法难以解决的一个难题。本文将距离变换引入图象匹配中，提出抗几何失真和边缘变化的边缘特征匹配准则，推导出它的快速匹配算法。大量实验表明，这种方法有效地克服了几何失真、边缘变化的影响，而且具有抗灰度反转的能力，可以广泛应用于不同成像条件下获取图象间的匹配     

影响光学景象匹配制导性能因素分析

光学景象匹配制导已经成功应用于巡航导弹或其它精确制导武器的末制导，大大提高武器系统的打击精度和突防能力，本文根据景象区配制导的基本原理，对影响其制导性能的主要因素进行了分析。根据基准图与实时图的各种干扰，建立了相应的误差模型，给出了解决方案。     

景象匹配正确定位概率的实验研究

景象匹配的理论分析结果揭示了景象匹配正确定位概率与实时图的信噪比和独立像元数的关系。文中通过对真实影像数据的景象匹配的结果统计给出了正确定位概率与信噪比和独立像元数的关系，并将该结果与理论结果进行了比较，对其中差异进行了分析解释。文中的结论可以用于景象匹配系统性能的精确分析。     

已知最大定位误差的点特征松弛匹配

研究了在已知最大定位误差的情况下时，如何对基本点特征松弛匹配算法进行改进，以提高匹配性能。基本思想是利用已知的最大定位误差，确定两点对的最小匹配度量，从而减小虚假特征点对匹配结果的影响。采用针对模拟图像及实际卫片航片图像对的实验，比较了两种方法的性能。结果表明，在已知最大定位误差的情况下，该改进方法比基本点特征松弛匹配算法具有更好的匹配性能。     

基于哈特莱变换的快速图像模板匹配算法

去均值归一化模板互相关(ZNCC)是工程中应用最多的图像匹配算法,但过高的计算复杂度严重限制了其在实时系统中的应用.针对这一问题,提出了基于快速哈特莱变换的快速模板图像匹配算法,首先推导了该算法在哈特莱域的表达式,利用可分离的快速哈特莱变换对相关面进行高效率整体计算,然后在空间域对获取的相关面进行快速归一化处理和极值搜索,并通过空间换取时间和积分图的策略进一步加快算法的计算速度.对算法计算量的定量分析和仿真实验结果表明,算法计算效率高,并且可以完全重构,加速比与图像内容无关,综合性能全面优于现有算法,具有良好的工程应用前景.     

空间绳系机器人单目视觉伺服控制系统

为解决空间绳系机器人近距离交会对接中的目标测量问题,设计了一种单目视觉伺服控制系统。该系统针对小模板在大场景中匹配时存在鲁棒性差、耗时长等缺点,采用了一种新的模板匹配算法。匹配模板借鉴FAST算法的空心圆环结构,使得算法具有旋转不变性,也减小了因背景变化引起的累积误差。同时匹配准则采用灰度值+梯度值的复合算子,具有较强的抗噪声和抑制光照变化的能力。为避免因错误匹配和遮挡等引起的跟踪失败,还设计了动态模板更新策略;最后结合最小二乘综合位置预测方法和PD控制器,实现了对复杂场景中的非合作目标的实时跟踪逼近。     

基于图像自匹配性的景象匹配区的选定淮则

定义了图像的自匹配性，并用自匹配系数作为光景象匹配区的选定准则，和以前提出的相关长度、独立像元素准则进行了分析对比，说明了这两个准则的实质，通过分析和实验得出了相对相于关匹配算法而言，自匹配系统准则效更佳的结论，对于光学景象匹配区的选择具有一定的实用价值。     

基于模糊逻辑的GPS/DR组合导航系统地图匹配算法

利用地图匹配技术能够使用高精度的电子地图位置信息改善 GPS/ DR组合导航系统的定位精度。提出一种基于模糊数学方法和统计概率准则的地图匹配算法 ,在融合定位传感器数据和路段位置信息的基础上 ,通过模糊逻辑评判完成最佳匹配路段的挑选 ,并对匹配修正结果的可信度作出评价。仿真试验的结果证明该算法的有效性。     

基于边缘信息的SAR与可见光景像匹配算法

SAR(合成孔径雷达 )与可见光图像由于成像机理的不同 ,直接进行基于图像灰度信息的匹配定位很难达到实际应用的要求。边缘是图像最基本的特征之一 ,文中提出一种基于边缘信息的 SAR与可见光景象匹配算法。该算法针对 SAR与可见光图像的特点 ,利用小波变换结合模糊中值加权滤波 ,取得有效的边缘信息 ,利用图像的边缘特征结合相关峰值特性分析的后处理方法进行匹配 ,并采用多分辨率分级搜索技术减少计算量。实验证明本算法匹配精度高 ,稳定性好     

一种提高景像匹配算法抗灰度畸变能力的方法

为了有效消除巡航导弹景像匹配中制导图度畸变对匹配精度的影响，在定性分析制导图灰度畸变数学误差模型的基础上，给出了图像灰度最小化的定义及实现方法，通过对制导图的灰度最小化预处理，提高了匹配算法的抗灰度畸变能力。结合经典的灰度归一化积相关景像匹配算法，分析并验证了这一处理方法的可行性及有效性。     

基于Zernike矩的高精度太阳图像质心提取算法

在基于太阳观测的月球车天文导航系统中,针对太阳传感器中图像噪声以及典型图像退化的不良影响,提出了一种基于Zernike矩的高精度太阳质心提取算法。采用Sobel算子进行边缘检测,Zernike矩重定位亚像素边缘,用最小二乘法拟合圆心。而当图像存在退化时,进行有效圆边缘点检测后,再用该法提取质心。从理论上分析了Zernike矩亚像素边缘检测对圆拟合法的改进作用。利用仿真图像和地表实验图像,将本文方法与传统的重心法、带阈值的重心法和圆拟合法进行了比较。结果表明,本文方法精度更高,具有更好的稳定性,可以对月球车天文导航精度的提高起良好作用。