用于组合导航的SAR图像匹配方法研究

摘要

随着合成孔径雷达技术的发展,INS/SAR组合导航系统开始得到广泛应用。本文将针对其中的图像匹配算法及制导方案进行一些初步的理论研究和初步的实验验证。本文综述了SAR发展及其应用概况,介绍了两种不同的地里特征导航概念和图像匹配算法的发展情况,通过理论分析及相应的对比实验,从一些适用于光学图像特征提取的算法中选择了适应SAR图像提取的Canny算法,并提出了在实际应用中对其进行调整的方案,得到了较好的特征提取效果。在选择图像特征匹配的算法时,对多种Hausdorff距离算法进行了详细的分析,对比了各种算法的优缺点及适用范围,制定了初步的匹配方案。针对图像匹配导航中图像出现旋转误差的情况作了分析和论证,并以此为基础设计了初步的图像匹配制导方案。本文通过实验验证了在模板制作、实时图像截取等方面的细致工作对提高匹配性能是有帮助的。实验结果证明用模板匹配实时图像的方法其效果要优于用实时图像匹配模板的方法。同时也从大量的实验中寻找出相应的规律,找到了算法中一些参数的最佳值。最后对匹配误差的来源作了一些理论分析。通过对实验结果的分析证明INS/SAR组合导航中的SAR图像匹配制导方案是可行的。

目录

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 SAR发展现状与应用

1.3 地理特征匹配制导

1.4 图像匹配技术

1.5 本文的工作

第2章 SAR图像前期处理

2.1 引言

2.2 SAR成像原理

2.3 SAR图像特点

2.4 SAR图像边缘特征的提取

2.4.1 可见光图像的边缘检测算法及其在SAR图像中的效果

2.4.2 应用于INS/SAR组合导航中的SAR图像特征提取方案

2.5 小结

第3章 匹配算法选择及程序设计

3.1 引言

3.2 Hausdorff距离

3.2.1 Hausdorff 距离

3.2.2 部分Hausdorff距离(partial HD)

3.2.3 基于平均距离值的MHD

3.2.4 改进的Hausdorff 距离

3.2.5 边缘连续密度加权的 Hausdorff 距离矩阵

3.3 匹配主程序设计

3.3.1 算法选择

3.3.2 程序设计

3.4 存在角度误差的图像匹配

3.5 INS/SAR组合导航系统中的SAR图像匹配制导方案

3.6 本章小结

第4章 实验及结果分析

4.1 引言

4.2 实验方法

4.3 实验结果及分析

4.4 匹配误差分析

4.5 小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢