图像匹配导航定位技术第 5 - 6 章_视觉导航图像匹配-优快云博客

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第 5 章匹配算法的可信度定量分析

一个好的匹配算法不仅需要计算量小、易于硬件实现等优点，更重要的还要具有较高的匹配概率和匹配精度。匹配概率和匹配精度是衡量一个匹配算法性能的重要指标 •也是进行匹配算法选择的不
可缺少的依据。本章的目的在于从统计的角度对改进型局部熵差匹配算法进行性能评价，以作为匹配算法选择的标准之一。

5.1 匹配算法的性能评价方法

匹配算法的性能包含匹配概率和匹配精度两个方面，匹配精度是指匹配算法获得的匹配点的位置坐标与真实的匹配点的位置坐标之间的差距，差距越小匹配精度越高；匹配概率是指在一定的匹配精度内正确匹配的百分比。

影响匹配算法性能的因素可分为对匹配概率的影响和对匹配精度的影响两个方面，但更多的因素将同时对匹配概率和匹配精度产生影响，而且匹配精度与匹配概率是密不可分的。这里主要讨论几何失真、信噪比、实时图尺寸和噪声干扰等对匹配性能的影响。

5.1.1 实时图的几何失真对匹配算法 0 能的影响

由于几何失真可引起纹理和边缘信息的变化，从而引起局部信息量的变化，因此，如果实时图的几何失真较大，则一方面会使匹配精度下降，另一方面可能产生误匹配。几何失真实验主要采用的是以下 6 种类型：旋转（10°)、翻滚、俯视、透视、放大、缩小。

采用改进型局部熵差匹配算法，结果可以看出缩小类型对匹配概率和匹配精度都有重大影响，而俯视类型对匹配概率几乎没有影响，但对匹配精度影响最大。

5 . 1. 2 参考图的信噪比对匹配算法性能的影响

参考图的信噪比是指景象匹配区的影像图（假定其无噪声干扰）在人为加入干扰噪声后获得的信噪比。实验中参考图的信噪比定义为图像的标准差与噪声的标准差之比。

理论结果和实验结果说明，有些匹配算法对信噪比敏感，可能产生误匹配；有些匹配算法对噪声不敏感，一般不会产生误匹配，但信噪比较小，可能会使匹配精度下降。

5 . 1. 3 实时图的大小变化对匹配性能的影响

实时图窗口尺寸越大，其含有的信息越丰富，因而越有利于匹配。

5 . 1. 4 几何形变和噪声两个因素对 E 配性能的影响

实验结果可以看出，改进型局部熵差匹配算法在克服几何失真和抗噪声干扰方面有比较好的效果。

5 . 2 匹配可信度的定量分析

5 . 2. 1 匹配可信度的定量分析方法

在匹配可信度的定量飞行中，我们应该对匹配算法的匹配概率和匹配精度做岀可靠性检验。

第 6 章匹配算法的可靠性分析

为有效地评价匹配算法的性能，确定匹配算法对几何失真的容忍能力，需要对各种失真情况进行模拟，这便提出了对图像进行几何形变来模拟各种图像失真的要求。

6 . 1 实时图几何失真的模拟产生算法

几何失真可引起纹理和边缘信息的变化，从而引起局部信息量的变化，几何失真较大，一方面会使匹配精度下降，另一方面可能产生误匹配。实时图的几何失真主要包括 6 种类型：旋转（10°)、翻滚、俯视、透视、放大、缩小。

6.1.1 几何形变的实现方法

图像的几何形变可视为几何校正的逆过程，这也是一种空间几何坐标的变换过程。图像的空间几何坐标变换是指根据一组控制点，由一幅给定图像g（u，v）去生成一幅几何失真图像f（x，y）的方法。图像的空间几何坐标变换将根据控制点对（随几何形变类型而定），建立起两副图像之间坐标变换的函数关系式，将标准图像的坐标系（u，v）变换到几何失真图像坐标系（x，y )，再进行插值，便得到了几何失真图像。

在运算过程中，我们采用的是二元多项式法，即将标准图像的空间坐标（u，v）和几何形变图像的空间坐标（x，y )之间的关系用一个二元n次多项式来描述为多项式的次数。通常取n=2 。

解方程组即可求得二元二次多项式的待定系数aij和bij。

二元多项式法比较简单、有效，精度较高，其精度与所用多项式次数有关。多项式次数越高，位置拟合误差越小。