基于图像序列的图像匹配辅助导航关键技术研究

摘要

将图像传感器的视觉信息与惯导组合可以构建具有高自主性，高精度的导航系统。目前，寻找兼顾精度和实时性的图像匹配算法，稳定的信息融合算法是该组合系统的研究热点。本文针对实际工程应用的需要，利用理论研究，系统建模与仿真实验相结合的方法，对图像匹配辅助导航系统的关键技术展开研究。主要工作如下：
　　针对实时图像序列与基准图匹配定位过程中，SIFT算法在搜索阶段耗时较大的问题，提出首先采用高对比度点粗定位，获得粗定位信息，再利用DBSCAN方法对粗定位空间位置聚类，得到可靠的聚类中心后，进行精确匹配和误配删除的分级搜索策略，可以有效提高算法的整体效率。
　　利用图像序列间匹配以获得飞行器的速度信息，利用平均Hausdorff距离进行帧间运动估计。在抗旋转的要求下，提出一种基于 Harris角点与平均 Hausdorff距离相结合的方法，相比于其它边缘Hausdorff距离算法，本文算法不仅抗旋转，而且在实时性和准确性上都有所提升。
　　由于惯导在长时间导航中会产生累积误差，本文建立了以惯导为核心、图像匹配定位测速为辅的组合导航融合滤波数学模型。针对图像信息输出存在滞后的问题，提出依靠惯导信息增量进行延迟修正的算法，飞行仿真实验证明，相比于传统卡尔曼滤波算法和利用二次曲线拟合进行修正的算法，本文算法的导航精度更高。
　　最后，本文构建并开发了基于图像序列的图像匹配辅助导航仿真软件，为本文提出的图像匹配算法和融合滤波算法提供了可视化检验平台，并验证了本文提出算法的有效性。

目录

声明

注释表

缩略词

第一章绪论

1.1本文的研究背景与意义

1.2图像匹配辅助导航系统的研究现状

1.3本文的研究内容

第二章基于局部特征的图像匹配定位算法研究

2.1引言

2.2图像匹配算法分类

2.3基于局部特征的SIFT算法介绍

2.4基于高对比度点粗定位的匹配加速算法

2.5实验结果与分析

2.6本章小结

第三章基于图像序列间匹配的运动估计算法研究

3.1引言

3.2基于图像序列的飞行器测速模型

3.3基于平均Hausdorff距离的图像序列间匹配算法

3.4实验结果与分析

3.5本章小结

第四章融合图像序列信息的组合导航滤波算法研究

4.1引言

4.2图像匹配组合导航系统建模

4.3解决量测不同步算法研究

4.4滤波算法仿真

4.5本章小结

第五章组合导航系统仿真软件的设计与开发

5.1引言

5.2组合导航系统仿真软件设计

5.3组合导航系统仿真软件结果分析

5.4本章小结

第六章总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果与发表的学术论文