非均匀性映射变换技术在景象匹配相关器研究中的应用

摘要

成像制导已成为精确制导武器的主要发展趋势，越来越受到重视，它包括红外成像制导、可见光图像制导、SAR图像制导等形式。其关键设备是景象匹配相关器，关键技术是景象匹配，它利用实时图像和基准图像的匹配来实现自主导航、制导。而对于成像制导，大视场、高分辨率、实时处理又是其发展趋势，大视场和高分辨率必然导致数据处理运算量的急剧增加，加大了实时性的实现难度。 为解决大视场、高分辨率和实时性之间的矛盾，本文将非均匀性映射变换技术运用到景象匹配相关器中，对均匀图像或景象实施非均匀性变换或采样，分辨率由注视中心向周边区递减。一方面，可以保证注视中央区的高分辨率提取；另一方面，在周边区随着距中心的距离增大，分辨率急剧下降，数据将得到大大压缩，可以减少运算量，提高实时性。同时，配合有效的注意转移机制，选择感兴趣的特征点作为注视中心，构成参数自适应非均匀映射变换系统，进一步加快数据处理速度。本文非均匀性映射变换以对数极坐标变换模型为基础，因为对数极坐标变换具有平移、旋转和尺度不变性，这给图像匹配、识别带来很大方便。 本文所完成的研究工作及取得的研究成果主要有： 1．在非均匀性映射模型变换方面，本文以对数极坐标变换模型为基础，确定了一种带参数的对数极坐标变换模型；分析了变换模型的尺度、旋转不变性以及数据压缩特性；提出了模型非均匀性变换的实现方法：正向转换和反向满化。仿真结果表明：算法实现了数据的有效压缩，并且将图像尺度、旋转变化转变成了平移变化。 2．针对景象匹配与识别，提出了基于变换阵的尺度轴投影一维匹配、角度轴投影一维匹配、二维匹配算法和综合匹配方案，很好地解决了图像匹配中尺度、旋转变化带来的困难，得到了较高匹配度，实现了从一维到二维、由粗到精的景象匹配，加快了匹配速度，增加了匹配置信度。 3．为确定非均匀性映射变换中心——注视点，本文提出了一种基于链码技术提取景象图像特征点作为注视点的算法，用链码对图像主要轮廓进行描述，在链码中提取显著特征点，再运用视觉转移机制，优先确定各类特征点为注视点。实验结果表明：该算法在描述图像轮廓的同时，还达到了去噪、去除枝节的效果，提取的特征点显著，实时性好。 4．对于非均匀性映射变换技术在景象匹配中的应用，提出了一种非均匀性映射模型参数自适应方案，实现了非均匀性映射变换技术与注视点选择的结合，并分析了景象匹配相关器在组合导航、末制导中的运用。

目录

文摘

英文文摘

第一章：绪论

1.1论文选题的目的和意义

1.2国内外研究状况、水平和发展趋势

1.2.1对于景象匹配相关器的研究

1.2.2对于非均匀性映射变换技术的研究

1.3论文的主要内容和章节安排

1.3.1论文主要内容

1.3.2论文的章节安排

第二章：非均匀性映射变换模型

2.1简述

2.2人眼视觉神经系统

2.3对数极坐标变换模型

2.3.1对数极坐标变换的基本思想

2.3.2对数极坐标的2D不变性

2.3.3对数极坐标变换模型

2.3.4对数极坐标变换对均匀图像数据的压缩

2.3.5对数极坐标对均匀图像的转换

2.3.6对数极坐标变换图的还原

2.4小结

第三章：基于对数极坐标变换的景象匹配

3.1旋转、尺度不变性实例分析

3.1.1尺度不变性

3.1.2旋转不变性

3.1.3尺度、旋转不变性

3.2基于转换阵的图像匹配

3.2.1转换图像预处理

3.2.2图像信号相似度分析

3.2.3尺度轴投影匹配

3.2.4角度轴投影匹配

3.2.5二维相关匹配

3.3综合匹配方案

3.4小结

第四章：非均匀性映射变换中心(注视点)的确定

4.1常用方法介绍

4.1.1以亮度作为注视点中心的选择

4.1.2以目标的中心作为注视点的选择

4.1.3以连续帧运动图像为基础的注视点的选择

4.1.4常用注视点选择方法的比较

4.2基于链码技术提取图像显著特征点确定注视点的方法

4.2.1边缘轮廓提取

4.2.2链码技术及其改进

4.2.3特征点的提取

4.2.4特征点分析

4.2.5基于注意机制的注视点确定

4.3仿真试验及结论

第五章：基于非均匀性映射变换技术的景象匹配相关器的应用

5.1基于非均匀性映射变换技术的景象匹配相关器原理

5.1.1注视点与非均匀性映射变换的结合

5.1.2景象匹配相关器系统结构及数据处理流程

5.2在组合导航中的应用

5.2.1组和导航技术

5.2.2系统组成结构及原理

5.3在末制导中的应用

5.3.1末制导技术

5.3.2系统组成结构及原理

5.4小结

第六章总结及展望

参考文献

攻读硕士期间发表论文情况

致谢