多源影像高精度匹配定位方法的研究.pdf

1、影像匹配技術(shù)是圖像處理和計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域的一項(xiàng)基礎(chǔ)性技術(shù)，其目的是在目標(biāo)圖像區(qū)域中確定與待匹配模板(圖像)具有最大相似度的位置。根據(jù)不同應(yīng)用，很多領(lǐng)域都對其有研究，并取得了一定成果。然而由于對視覺自身認(rèn)知機(jī)理的理解與研究還很落后，在遙感影像的多源影像匹配方面，因多源影像自身的復(fù)雜性，該問題至今還沒有得到很好的解決。 不同傳感器影像匹配的難度在于這是一種非類似圖像模式的匹配，匹配的圖像之間的差異表現(xiàn)在成像時間、成像方式、成像

2、機(jī)理上都是不同的，因此立體視覺中匹配時可用的多種約束條件和先驗(yàn)知識都無法在此利用。由于上述的成像差異造成匹配影像在灰度表現(xiàn)上差異很大，甚至出現(xiàn)灰度的反轉(zhuǎn)；在幾何形態(tài)上則表現(xiàn)為同一物體在兩圖像上成像的不同，發(fā)生變形；而時間的改變造成圖像上會出現(xiàn)一些新物體的成像。所有這些都使得不同傳感器影像匹配成為一個難題。 在以往多源影像匹配的研究中，有學(xué)者提出首先對兩影像進(jìn)行灰度改正，使得同一物體的灰度一致，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行基于灰度的匹配

3、。但這種方法對于成像機(jī)理完全不同的雷達(dá)影像與光學(xué)影像的匹配不適用。還有學(xué)者提出在提取目標(biāo)特征的基礎(chǔ)上進(jìn)行匹配，但是就匹配而言，特征提取要達(dá)到的效果依賴于圖像以及匹配過程、方法，這本身就需加以研究。而且特征匹配的精度有限，對于所研究的圖像而言，某些圖像(如尺寸小的CCD下視景象)利用灰度匹配可能效果更好。因此本文認(rèn)為在現(xiàn)有的影像信息處理算法與手段條件下，對于不同傳感器影像匹配應(yīng)采用多種匹配模式相結(jié)合的方法，以保證匹配的精度與可靠

4、性；而要獲得高精度匹配的結(jié)果，應(yīng)選擇合適的匹配策略，利用最小二乘匹配方法充分考慮匹配區(qū)域的像素信息改善匹配的結(jié)果。這些正是本文研究的重點(diǎn)。此外，多源影像匹配中的景象匹配是導(dǎo)航定位及武器末制導(dǎo)的一種重要方式，地形起伏因素會對實(shí)際的匹配產(chǎn)生怎樣影響還是未知的，為保證最終導(dǎo)航與制導(dǎo)的精度，在高精度匹配中必須考慮地形起伏對匹配的影響。 本文首先對多源影像匹配的應(yīng)用及意義進(jìn)行了簡要介紹，詳細(xì)回顧了影像匹配研究的歷史、存在的難點(diǎn)，

5、著重分析不同傳感器影像匹配方法研究的現(xiàn)狀。在此基礎(chǔ)上結(jié)合導(dǎo)航定位中不同傳感器影像(主要是CCD下視景象與實(shí)孔徑雷達(dá)景象)匹配定位的應(yīng)用，研究利用多種匹配模式結(jié)合金字塔影像多級匹配原則進(jìn)行匹配。具體采用小波分解方法得到金字塔結(jié)構(gòu)影像數(shù)據(jù)，應(yīng)用了灰度匹配、特征匹配、邊緣強(qiáng)度匹配等匹配模式，采用最小二乘匹配提高匹配結(jié)果的精度，實(shí)現(xiàn)不同傳感器影像的高精度匹配。在研究中提出了一種興趣算子，它利用小波分解結(jié)果生成興趣圖像用于匹配，來改善雷

6、達(dá)影像與光學(xué)影像的匹配效果。文中對匹配試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行了分析得出了結(jié)論。由于實(shí)際導(dǎo)航定位中地形起伏的影響，圍繞高精度匹配工作，本文首次分析了景象匹配中地形起伏因素的影響及改正方法，通過對成像方式的理論探討與計(jì)算以及實(shí)際數(shù)據(jù)的試驗(yàn)，對地形起伏因素影響進(jìn)行了具體的分析研究，得出了相應(yīng)的結(jié)論，該結(jié)論對起伏地區(qū)使用景象匹配進(jìn)行導(dǎo)航定位具有重要意義。此外結(jié)合高精度匹配方法的研究，本文還針對影像有損壓縮方法，首次從保證遙感影像匹配精度的要求