基于Krawtchouk矩的條紋管激光成像雷達(dá)地形匹配算法研究.pdf

1、精確導(dǎo)航定位一直是世界各國(guó)研究的熱點(diǎn)，激光成像雷達(dá)在輔助導(dǎo)航定位系統(tǒng)中的優(yōu)異的性能得到了持續(xù)的關(guān)注。激光成像雷達(dá)能實(shí)時(shí)獲取飛行器下方地形的距離像和強(qiáng)度像，相對(duì)于傳統(tǒng)的地形輔助導(dǎo)航，基于激光成像雷達(dá)的地形匹配導(dǎo)航具有更高的定位精度和較小的匹配區(qū)長(zhǎng)度，成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。
　　條紋管激光成像技術(shù)是一種新型的閃爍式非掃描激光成像技術(shù)，相對(duì)傳統(tǒng)的點(diǎn)掃描激光成像技術(shù)具有大視場(chǎng)、高幀頻、高分辨率的優(yōu)勢(shì)，它能同時(shí)獲取目標(biāo)區(qū)域的距離信息和強(qiáng)度信

2、息，但如何充分利用激光雷達(dá)圖像提供的豐富信息是一個(gè)難題。另外，對(duì)于基于條紋管激光成像雷達(dá)(STIL)的輔助導(dǎo)航系統(tǒng)，獲取參考圖和實(shí)時(shí)圖時(shí)可能因掃描高度、掃描方向不一致而存在尺度畸變和旋轉(zhuǎn)畸變。在有慣性導(dǎo)航系統(tǒng)存在時(shí)掃描角度的差別即旋轉(zhuǎn)角一般在幾度之內(nèi)。因此提出一套抗尺度畸變和旋轉(zhuǎn)畸變的用于條紋管激光雷達(dá)四維像的地形匹配算法是本課題的主要研究?jī)?nèi)容。
　　為了解決上述問(wèn)題，首先，本文首次將Krawtchouk矩引入到激光雷達(dá)地形圖像匹

3、配中來(lái)，通過(guò)提取條紋管激光雷達(dá)圖像的Krawtchouk矩不變量和徑向Krawtchouk兩種旋轉(zhuǎn)不變量來(lái)構(gòu)造抗旋轉(zhuǎn)匹配算法。其次，通過(guò)對(duì)實(shí)時(shí)圖進(jìn)行插值重建的方法消除實(shí)時(shí)圖和參考圖之間的尺度畸變，在消除尺度畸變后提取圖像的Krawtchouk矩不變量、徑向Krawtchouk矩以及圓環(huán)不變量等旋轉(zhuǎn)不變量構(gòu)造特征矢量，并以實(shí)時(shí)圖與參考圖子圖的特征矢量間的Camberra距離對(duì)圖像進(jìn)行相似度量，以帶判定條件的全局逐一搜索方式進(jìn)行搜索，成功的

4、實(shí)現(xiàn)了激光雷達(dá)圖像的匹配，特別是構(gòu)造出了一套基于激光雷達(dá)圖像的匹配方案。另外，本文用激光雷達(dá)圖像的距離像的特征矢量和強(qiáng)度像的特征矢量構(gòu)造聯(lián)合特征矢量，該方法首次實(shí)現(xiàn)了距離信息和強(qiáng)度信息的融合信息的匹配。并在真實(shí)條紋管激光雷達(dá)圖像中還測(cè)試了距離×強(qiáng)度的信息融合方式的圖像匹配效果。
　　編程實(shí)現(xiàn)了匹配算法之后，本文首先以仿真條紋管激光雷達(dá)地形圖像為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分別對(duì)基于Krawtchouk矩不變量特征矢量、徑向Krawtchouk矩特征