基于空间关系几何约束的无人机景象匹配导航*

针对GPS的信号强度较弱、易受各种电磁干扰,提出一种基于空间关系几何约束的景象匹配导航算法。首先基于空间关系几何约束的多匹配区选择方法,将实时图划分为多个分区;然后采用基于边缘响应的加权Hausdorff距离景象匹配算法对各个匹配区进行定位计算;最后,通过最优配准点坐标估计策略,解算出无人机实时图中心在基准图上的精确定位坐标。多区域景象匹配采用并行计算方法,利用历史导航信息来辅助修正景象匹配导航误差。实验结果表明,该算法可较好地满足无人机对景象匹配导航算法实时性、精确性的性能要求。     

基于多传感器图像融合技术的鲁棒景象匹配算法

将多个传感器获取的具有不同大小、不同分辨力和不同信噪比的实时图基于Kalm an滤波的方法进行融合,以提高实时图的性能;搜索融合后的实时图在基准图中的位置达到目标定位之目的,即进行景象匹配。在景象匹配过程中,选用归一化互相关系数作为相似性度量。多组实验与分析表明:所介绍的基于多传感器图像融合技术的景象匹配算法可以有效地解决实时图存在部分遮挡、灰度与对比度变化以及复杂噪声干扰等影响下的景象匹配问题。     

基于实时地形校正的InSAR图像匹配算法

针对侧视雷达/可见光图像匹配制导系统中由于雷达图像地形畸变引起的误匹配问题,提出了一种基于干涉合成孔径雷达（InSAR）的实时地形校正图像匹配算法。该算法以侧视雷达成像几何构象为基础,利用InSAR获取的实时地形数据对获取的SAR景象数据进行实时几何校正,生成无畸变的SAR景象数据,然后利用校正后的SAR景象数据与提前安装的可见光基准数据进行基于去均值归一化互相关模板的图像匹配。实验结果表明,通过实时地形校正,该景象匹配算法在复杂地形区域的匹配概率和匹配精度都大大优于传统SAR景象匹配算法,有效地提高了SAR图像匹配制导技术的适用性。     

复杂地面目标前视红外景象匹配算法*

针对复杂地面目标前视红外图像边缘模糊、背景杂乱无章,无直接可用的同源基准图的情况,研究了一种灰度与形状特征相结合的由粗到精景象匹配算法。在粗匹配阶段,将积分图像引入归一化积相关算法中,并对其计算公式进行了近似,使运算速度大大加快;精匹配阶段,利用实时图与所制备基准图形状相似的特点,采用形状上下文进行匹配。实验结果显示,该算法匹配精度高、速度快,对于复杂地面目标前视红外图像的匹配识别具有一定的应用价值。     

基于地形高程模型的飞行器位姿估计方法

针对无法依靠景象匹配手段进行导航定位和无法有效利用惯导姿态信息的情况,提出了一种基于地形高程模型的飞行器绝对姿态和位置的估计方法。该方法首先利用机载下视摄像系统获取实时立体图像对及利用传感器获得飞行速度信息,通过修改双像运动模型来重建飞行器下方的地形信息;然后利用三维重建结果的刚体约束给出一种匹配机载地形高程模型数据的方法,用于估计飞行器在世界坐标系中的绝对位姿。仿真结果表明：改进的双像运动模型具有更高的精度,更有利于在世界坐标系下进行位姿估计。     

基于简化Mumford-Shah模型的导航基准图适配区分割方法

基于景象匹配的飞行器导航数字基准地图中需要划分匹配稳定的区域,以提高导航系 统航迹的可靠性.该文首先讨论了描述基准图局部区域匹配稳定性的局部匹配稳健度量指标, 据此定义了适配区的概念.常规的基于相关函数局部匹配稳健度量需要大量的计算时间,难以 实用化.为此,文中采用了三种可快速计算的匹配稳健度量指标:相关主峰曲率、可跟踪度及特 征密度,以及相应的快速算法.同时,引入了一种基于简化Mumford-Shah模型的水平集算法进 行适配区划分,通过演化由模型推导出的偏微分方程,就能得到适配区和非适配区的最优划分. 最后对实际的导航基准图的适配区划分试验表明,该文的适配区分割方法不仅计算速度优于基 于相关函数的方法,而且可以获得合理的适配区分布.     

一种抗几何畸变的景象匹配方法

在分析景象匹配实时图获取过程中几何畸变产生原因的基础上,利用弹上高度传感器和姿态角传感器获取的图像高度和姿态信息,实现了畸变实时图的几何校正,给出了校正实时图大小和偏移量的确定方法,结合匹配计算和匹配结果修正,提出了一种抗几何畸变的景象匹配方法。仿真实验结果验证了该方法的有效性和实用性。     

基于直方图约束的匹配图象改善方法

针对导弹精确制导问题,研究了提高景象匹配定位准确性和可靠性的方法。对于相同地区不同光线照射下,由于图象获取方法不同,往往会造成匹配图象参数产生差异,进行影响景象匹配准确性和可靠性,通过调整图象直方图,使它们基本表现一致,从而减少了图象差异,提高了匹配准确性和可靠性。通过比较发现,由于匹配图象处理后,可使基准图和实时图的信噪比减小28．6％,因此,该方法有利于改善景象匹配性能。     

一种新的实时图加窗中值滤波算法

实时图的匹配性能是影响景象匹配精度的重要因素,然而实时图在获取过程中,由于受各种干扰因素的影响,图像存在模糊、毛糙等现象,影响了实时图的匹配性能。结合空域滤波方法中最常用的中值滤波器和邻域均值滤波器的特点,设计了一种加窗中值滤波器,并将其应用于景象匹配实时图的滤波预处理,通过仿真实验验证了该方法的有效性和在景象匹配中的实用性,可有效提高实时图的信噪比,改善其匹配性能。     

支持交会对接任务精密时间基准方法研究与实现

在交会对接载人飞行器综合测试过程中,为了实现多飞行器协同工作,需要对多航天器同步实时模拟航天器在轨交会对接过程中的飞行状态及时序,这就对航天器和测试系统间的协调匹配性提出了很高的要求,系统时间基准精度要求尤为突出。地面测试设备需要有一个统一、高精度的时间标准,作为测试数据、测试指令的参考,是准确测量船载频率标准的关键所在,在整船综合测试过程中,对时间基准和时间基本修正方法进行了研究,采用了时间精度同步算法关键技术和方法,以保证时间的准确性和一致性。经实际应用高精度时间精准方法及系统设计,满足交会对接载人航天器工程上的应用,保证精密时间基准系统功能、精度能满足测试要求,为载人航天器可靠性验证提供极为重要的辅助手段。     

加权Hausdorff距离算法在SAR/INS景象匹配中的应用

提出了一种基于特征图像分支点提取的加权Hausdorff距离图像匹配算法,并给出了相应的权值求解公式．为满足景永匹配导航系统实时性的要求,给出了细化处理的预处理方法,减少了特征文件的冗余度,提高了匹配搜索的快速性．同时,基于细化后提取出的分支特征点,应用加权Hausdorff距离算法进行图像匹配,克服了斑点噪声对合成孔径雷达（SAR）图像匹配的影响．仿真分析袭明．该算法能满足SAR／INS景泉匹配辅助导航系统实时性和准确性的要求．     

基于不变矩景象匹配算法

分析基于灰度匹配方法存在着亮度和裁剪误差,提出基于不变矩景象匹配算法,并对矩不变量作如下改进：用原点矩代替中心矩,克服平移不变性给不变矩带来的影响;用圆形测量窗代替方形测量窗消除因旋转而产生的裁剪误差;引入亮度因子,克服基准图和匹配图之间因亮度差异带来的影响;采用金字塔算法减少搜索次数,提高匹配速度。实验表明,基于不变矩下视影像匹配算法具有较好稳定性,匹配准确率较高。     

一种抗视角变换的改进SIFT景象匹配算法

针对光电成像制导过程中,电视导引头实时获取的前视图像与预存的目标区域基准图像之间存在较大视角差异时,SIFT（Scale Invariant Feature Transform）算法得到的正确匹配点对数较少导致匹配失败的情况,提出一种改进的SIFT景象匹配算法。该算法通过在高斯尺度空间中提取抗仿射变换区域,并进行区域归一化处理来获得抗视角变换特征点集的方法,使正确匹配点对明显增加。实验结果表明,该算法对视角变换具有很好的鲁棒性：在视角差高达50°至60°以上时得到的匹配准确率较SIFT算法提高近5倍,具备工程实用价值。     

基于CenSurE特征的SAR/INS组合导航景象匹配算法

在SAR／INS组合导航系统中,所获取的SAR图像可能存在严重的斑点噪声和几何变形,对此,提出一种基于CenSurE特征的SAR／INS组合导航用景象匹配算法．该算法针对惯性组合导航的工作特点进行设计．首先提取CenSurE特征和垂直的SURF描述符,利用夹角余弦相似度量方法进行特征匹配;然后,采用分组一致采样算法和最小二乘精确匹配算法获取高精度的航向和位置偏差信息．景象匹配性能评价实验表明。在匹配适应性、匹配速度、精度和鲁棒性等方面,CenSurE特征都很优越,可以满足SAR／INS景象匹配导航系统匹配修正的高性能要求．     

多视角图像特征匹配的高光去除方法

针对物体镜面反射使拍摄图像出现饱和高光导致的纹理信息丢失问题,提出了一种基于多视角图像特征匹配的高光去除方法。首先,选取两幅不同视角的图像作为基准图和辅助图,转换到HSV空间进行亮度调整,将亮度统一后的两幅图像进行特征点匹配,估算出单应性变换矩阵,然后利用该矩阵将辅助图透视变换到与基准图同一视角,最后利用MSF算法对基准图进行高光检测,将检测出来的高光区域遮罩在辅助图的相应位置选择纹理信息对基准图进行填补并修复缺失纹理,从而去除基准图的高光。实验结果表明,所提出的方法适用于多种真实场景图像的高光去除,且在保证图像峰值信噪比和结构相似性有所提高的同时能最大限度地恢复高光区域的纹理细节信息,高光去除后的视觉效果更好。     

一种基于区域特征的景象匹配算法研究

景象匹配技术是飞行器匹配定位辅助导航系统的核心,如何提高其正确匹配率一直是研究的热点与难点。提出一种基于区域特征的景象匹配算法。首先,提取基准景象和实时景象的稳定极值区域,并计算出区域的灰度、形状、纹理以及起伏程度特性作为相似性度量的主要因素构造相似性度量函数;然后,计算区域对的Hausdorff距离,决定是否是对应区域。大量的模拟实验表明,该算法的匹配时间能达到0.138 s,正确匹配率达到92.67%,不仅能满足景象匹配的要求,且大大提高了匹配的时间与正确率,对导航系统的定位具有实用价值。     

基于分支特征点的导航用实时图像匹配算法

为了满足景象匹配辅助导航系统需要同时获取飞行器位置和航向偏差的需要, 提出了一种基于分支特征点提取的图像匹配算法. 传统的图像匹配算法需要全局搜索匹配特征点, 耗时巨大, 而只提取分支特征点来匹配能满足导航系统实时性的要求. 在匹配算法方面, 提出了采用加权 Hausdorff 距离算法来进行匹配. 同时, 根据分支特征点的特性, 推导了相应的权值求解公式. 仿真结果表明, 本文提出的匹配算法耗时较短, 能满足导航系统实时性的要求, 且定位参数的求解也完全正确.     

基于分支特征点的景象匹配算法

由于传统Hausdorff距离算法对减少非零均值高斯噪声的干扰不明显,且匹配精度不能满足惯导的要求,因而提出了一种改进的算法分支点的加权Hausdorff离（Weiighted Hausdorff Distance,WHD）算法,并给出了权值的求取公式。方法能有效匹配被非高斯噪声污染的图像,提高景象匹配的精度和速度,增强算法的鲁棒性。并对提出的WHD算法与部分的平均距离算法（PMHD）分别作仿真实验进行比较,证明了前者算法的实用性和有效性。     

基于单目视频路径移动机器人导航方法研究

以单目视觉中双视图定位为基础,提出了一种基于单目视频路径的导航方法.算法基于单目摄像机提取一组有序的关键图像,以代表视频路径,使用Harris角点算法提取图像特征点,利用零均值归一化互相关算法进行图像匹配,根据单目摄像机双视图匹配点之间的约束关系求出基础矩阵并优化,得到位姿参数,完成了移动机器人定位,使其在视频路径的指导下实现自主导航.验证表明:方法在室外环境中具有较好的实用性.