航片拼接及其与矢量地图的可视化集成技术

摘要

军用电子地图是情报侦察、作战训练和军事指挥等方面必不可少的基础信息，在数字化战场建设中占据着重要的地位。为了给作战指挥员提供更直观的战场环境信息，对航片地图的需求也日益凸显。作为论文来源的某军工项目，通过对指挥车系统的矢量电子地图模块的升级改造，实现了航片地图和矢量地图的可视化集成，从而提高作战指挥的效率。 论文主要研究了航片的配准、拼接，航片地图数据的组织与管理，以及航片地图和矢量地图的可视化集成，具体研究工作体现在以下两大部分： 第一部分研究了图像的配准与拼接算法： (1)探讨了基于相位相关图像配准，并介绍了它的一种改进算法。 (2)研究了基于点特征的图像配准三大关键技术：通过对角点结构特征的分析，采用SUSAN算子提出了一种基于角点结构的快速角点检测算法，并定义了一种基于圆环的具有更好的抗旋转性能的角点特征描述符；研究了基于不变量的角点匹配算法，通过使用一定的约束条件和先验知识，改善了角点匹配的速度；探讨了图像拼接接缝消除技术。 第二部分研究了航片地图与矢量地图可视化集成，包括： (1)通过对航片地图系统设计要求与原则的分析，深入研究了系统实现的关键 技术：影像块的划分、影像压缩、影像金字塔组织策略的选择等。 (2)通过对Google地图及其地图API的研究，编写了Google地图抓图软件， 以抓取地图图像作为本文设计的影像管理系统的测试地图数据。 (3)研究了在地图可视化过程中的航片数据的索引和调度机制，探讨了航片地图和矢量地图可视化集成技术。 (4)航片地图软件二次开发接口设计。选用C++动态链接库的二次开发接口，为用户提供影像数据索引与调度、以及地理坐标转换功能。同时在本文设计的DLL接口基础上，升级了装甲指挥车系统的电子地图模块，实现了航片地图与矢量地图的可视化集成。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1 研究背景

1.2 项目介绍

1.3 本文主要研究内容

1.4 本文主要工作及贡献

第二章 航空影像自动配准技术

2.1 影像配准相关理论知识

2.1.1待配准影像坐标变换模型分析

2.1.2仿射变换参数的最小二乘解

2.1.3图像重采样

2.2 图像配准基本方法

2.2.1基于变换域的图像配准算法

2.2.2基于特征的图像配准算法

第三章 基于点特征的航空影像配准与拼接

3.1 角点的检测

3.1.1 Harris角点检测算法原理及步骤

3.1.2 SUSAN角点检测算法

3.1.3基于角点结构特征的SUSAN角点检测算法

3.2 角点的匹配

3.2.1角点的粗匹配

3.2.2基于不变量的角点匹配算法

3.3 拼接影像接缝的消除

第四章 航片数据组织与管理的关键技术

4.1 航片地图系统设计原则

4.1.1航片影像数据的数据特征

4.1.2系统设计要求与原则

4.1.3航片影像数据管理方式的选择

4.2 影像的分块与压缩

4.2.1影像分块原因

4.2.2影像分块方法

4.2.3影像的压缩

4.3 影像金字塔的构建

4.3.1多分辨率金字塔的构建方法

4.3.2分块金字塔影像组织策略的选择

4.4 航片地图系统实验数据的获取

4.4.1 Google地图及其API概述

4.4.2 Google地图抓图软件设计

第五章 航片地图可视化及其与矢量地图的可视化集成

5.1 航片影像地图的可视化设计

5.1.1航片地图可视化设计的基本思路

5.1.2航片地图系统的空间索引机制

5.1.3影像调度显示

5.1.4影像数据无缝组织技术

5.2 航片地图与矢量地图可视化集成

5.2.1空间直角坐标系和空间大地坐标系的转换

5.2.2不同大地坐标系间的转换

5.2.3航片地图与矢量地图集成的视觉效果设计

5.3 航片地图系统实现与成果

第六章 全文总结

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果