文档介绍：宇航学报
第!" 卷第# 期 3’, 4!" 5’ 4#
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景象匹配辅助导航系统中的精确图象匹配算法研究
熊智,刘建业,冷雪飞
(南京航空航天大学导航研究中心,南京!7$$7%)
摘要:景象匹配辅助导航系统需要在获取飞行器位置偏差的同时获取飞行器相对预定航迹的航向偏差,即
获取实测图相对于参考图之间的旋转变换参数。为此,将最小二乘原理引入景象匹配辅助导航系统以获取图象匹
配时的旋转变换参数。由于最小二乘原理只能用于一一对应点集的匹配,为此,在给出实时确定图象特征点集一
一对应关系方法的基础上引入了最小二乘原理以计算该图象一一对应点集之间的最优相似变换参数,从而构成了
应用于景象匹配辅助导航系统的精确图象匹配算法。仿真结果表明,本文研究的精确图象匹配算法在对 8$ 个一
一对应点对匹配时可以在$ 47 秒以内完成,且相似参数计算准确,满足了景象匹配辅助导航系统对图象匹配算法
准确性和实时性的性能要求。
关键词:景象匹配辅助导航系统;最小二乘原理;精确图象匹配算法;旋转变换
中图分类号:9:;<7 4#7 文献标识码:. 文章编号:7$$$=7;!>(!$$%)$#=$%>$=$%
助导航系统的精确图象匹配算法。
! 引言
利用最小二乘法获取一一对应点集合之间相似
为有效克服图象噪声和几何畸变的影响,景象"
变换参数的原理
匹配辅助导航系统常常选用部分?+(/@’)-- 距离作
对于给定维空间的两个一一对应点集
为图象匹配时的相似性度量[7 A ;]。在利用部分! ! B
{ , ,⋯, }, { , ,⋯, },需要寻找点
距离度量进行图象匹配定位时,难以精确"7 "! "# " B $7 $! $#
?+(/@’)-- 集之间的相似变换关系(旋转、平移、尺度),
确定图象之间的旋转变换参数;同时由于部分# $ %
?+(/= 使式( )为最小。此时点集与在相似变换下最
距离度量采用点匹配,匹配精度只能达到象素 7 ! "
@’)-- 大程度地相似,其中为欧几里德距离。
级,对于粗匹配来说是可以的,但对于景象匹配辅助"#"
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导航过程来说,图象匹配的精度太低,对惯导的辅助&(! #,$,%)B " A( %#$ C $) ! (7)
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作用也很小。’ B 7
则当&(! #,$,%)取最小值时,其所确定的
另一方面,景象匹配辅助导航系统需要在获取( , , )称为点集和之间的最优相似变换
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位置偏差的同时精确获取飞行器相对于预定航迹的参数,可以采用最小二乘原理来求得[#,8],由于本文
航向偏差,即获取实测图相对于参考图之间的旋转讨论图象之间的相似变换参数,下面以二维平面上
变换参数。为了在?+(/@’)-- 距离粗匹配的基础上的点为例进行讨论。由旋转、平移和尺度的定义,有
进一步提高导航精度并同时获取旋转变换参数,本如下关系:
文提出了适用于景象匹