图像匹配导航定位技术第 2 章_景象匹配-优快云博客

第 2 章下视图像匹配导航技术

组合导航技术是一种将传统的捷联惯性导航技术与当前的 GPS 技术、地形轮廓匹配（TERCOM )技术、景象匹配辅助导航（DSMAC）技术等融合的新的导航技术。组合导航技术具有成本低（对惯性导航精度要求低）、自主性强（不依赖外部信息）、精度高等多方面的优势。

景象匹配组合导航系统利用成像传感器（如红外传感器、可见光传感器、微波雷达传感器等）在飞行器飞行过程中采样预定区域（景象匹配区）的景象图像.然后将实时采样的景象图像(实时图）数据与预先存储在飞行器上的基准图像( 基准图）数据进行图像匹配，以获取当前飞行器的位置数据，从而根据位置数据和预定航迹的偏差信息给飞行器的控制系统发出校正控制指令，实现飞行器的精确导航。

景象匹配定位系统将由很多部分组成，如基准图的匹配区选择、预处理、基准图和实时图匹配、匹配结果决策等。

匹配区选择的功能是从大范围的景象基准图中选择具有较高正确匹配概率的合适匹配的区域；

1）图像预处理的功能是消除图像的各种畸变对匹配的影响；

2）图像匹配是核心，其匹配方法是决定系统性能的关键;

每一种匹配算法包括以下三个要素。
(1) 特征空间：从图像中提取用于匹配的信息。
(2) 相似测度:衡量对象间相似的指标。
(3 ) 搜索空间和搜索策略:搜索的范围以及寻优的方式。

3）匹配结果决策的功能是一次从多个基准图和实时图匹配的结果中选择出最可信的作为最终的结果。

多帧匹配策略：将飞行器在匹配区连续拍摄的多幅实时图与基准图进行匹配，然后对各幅实时图的匹配结果按一定的方法进行综合，从而得到最后的定位结果，其中最关键的问题是匹配结果的决策。

4）空间位置反算
景象匹配可确定实时图在基准图中的位置，从而确定了实时图中心点的地理坐标。实际情况下，由于飞行器的姿态变化，所得到的实时图不可能是严格的正下视的，因此，必须研究更准确的飞行器空间位置反算方法。

2.1 图像匹配的三要素

图像匹配算法从大体上分为 3 大类：① 基于灰度的图像匹配算法，主要用于同源图像的匹配，因
为同源图像的灰度反映了地物的同一辐射特性；② 基于特征的图像匹配算法，主要用于不同传感器图像的匹配，根据匹配特征的不同分为：基于点特征的图像匹配、基于边缘强度特征的图像匹配、基于边缘（线）特征的图像匹配，以及基于曲面特征的图像匹配等；③ 基于解释的图像匹配算法。

图像匹配的研究主要有 3 个方面的问题：特征空间、相似性度量和搜索策略

表 2- 1 图像匹配三要素及内容