图像匹配导航定位技术 第 7 章

第 7 章 参 考 图 与 实 时 图 可 匹 配 度 的定量评估方法研究

在实际匹配过程中 ，由于选定景象匹配区的卫片（参考图）事先存储在计算机内，因此我们可以预先在离线状态下对参考图进行分析和研究。为了确保整个下视景象匹配系统的可靠性 ，选择可匹配度高的参考图是必要的。

7.1 参考图可匹配度的定量评估

参考图的可匹配度包含匹配概率和匹配精度两个方面，匹配概率是指在一定的匹配精度内正确匹配的百分比，匹配精度是指匹配算法获得的匹配点位置坐标与真实的匹配点位置坐标之间的差距，差距越小，匹配精度越高。为了定量的评估参考图的可匹配度，必须从匹配概率和匹配精度两个方面来考虑。

7. 1. 1 影 响 参 考 图 可 匹 配 性 的 因 素 分 析

影响参考图可匹配性的因素可分为对匹配概率的影响因素和对匹配精度的影响因素两个方面，但更多的因素将对匹配概率和匹配精度都产生影响

1. 重复模式对参考图可匹配度的影响

重复模式对匹配概率有重大影响，在景象匹配区内有较多的重复模式，将使匹配概率下降。

除了重复模式外，相似模式的重复出现对匹配概率和匹配精度也有重大影响，相似模式的出现既可能产生误匹配，也可能使匹配精度下降，而且一种匹配算法对一种相似模式是可区分的，但对另一种相似模式可能又无法区分。。因此，在选择参考图时应尽可能地避免相似模式重复比较多的地区，这对于提高匹配概率和匹配精度来说是非常重要的。

2. 局部信息量的缺乏对参考图可匹配度的影响

任何匹配算法都是通过参考图上候选匹配与实时图的某种相似性下的最优准则来进行匹配的，而这些相似性准则总是与图像的局部信息量密切相关。

如果图像的局部信息量比较缺乏，则可能造成误匹配或匹配精度下降。由于不同的匹配算法依赖于不同的局部信息，对不同的参考图可先测定其信息量，在此基础上采用最优的匹配算法，此外选择景象匹配区时应尽可能地选择信息量比较丰富的参考图。

3. 参考图的几何失真对参考图可匹配度的影响

如果参考图的几何失真较大，一方面会使匹配精度下降，另一方面可能产生误匹配。

对局部熵差匹配算法来说，透视几何变形对匹配结果影响最大。

4. 参考图的辐射失真对参考图可匹配度的影响

参考图的辐射失真可能引起局部对比度的变化，这种变化对与灰度相关的阈值会有较大的影响，从而对匹配结果影响较大。但如果采用对辐射失真不敏感的匹配算法或采用带有辐射校正的匹配算法，一般来说，参考图的辐射失真对匹配概率和匹配精度基本没有影响或影响很小。

5. 参考图的信噪比对参考图可匹配度的影响

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）在人为加人干扰噪声后获得的信噪比。信噪比定义为图像的标准差与噪声的标准差之比。信噪比较小，可能会使匹配精度下降。

7 . 1. 2 如 何 评 价 参 考 图 的 可 匹 配 度

1. 相 似 模 式 的 测 定 方 法

图像上具有严格的重复模式并不常见，更多的是相似模式的重复。常见的相似模式测定方法是测定两个子图像的相关系数的方法，另外也可以采用局部熵差方法或变差函数方法。

方 法 1

① 从参考图上随机地选取两个点（x0, y0 )，（x1, y1），分别以点（x0, y0 )，（x1, y1）为中心做出 36 X 36 像素的两个窗口（当两个窗口的坐标小于某一定值T时，再重新随机选取第二个点）。
② 计算以中心点（x0, y0 )，（x1, y1）为窗口的两个图像的相关系数（或局部熵差）。
③ 如果相关系数大于某个阈值（或局部熵差小于某个阈值），则认为