基于改进尺度不变方法的地形匹配算法研究.pdf

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1、硕士学位论文基于改进尺度不变方法的地形匹配算法研究RESEARCHOFTERRAINMATCHINGALGORITHMBASEDONIMPROVEDSCALEINVARIANTMETHOD史天放哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TP751.1学校代码：10213国际图书分类号：629.7密级：公开工程硕士学位论文基于改进尺度不变方法的地形匹配算法研究硕士研究生：史天放导师：李葆华副教授申请学位：工程硕士学科：控制工程所在单位：航天学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP751.1U.D.C:629.7Dissertati

2、onfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHOFTERRAINMATCHINGALGORITHMBASEDONIMPROVEDSCALEINVARIANTMETHODCandidate：ShiTianfangSupervisor：AssociateProf.LiBaohuaAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ControlEngineeringAffiliation：SchoolofAstronauticsDateofDefence：June,2018Degree-Con

3、ferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要数字景象匹配区域制导(DigitalSceneMatchingAreaCorrelation，DSMAC)是一种基于地形图像信息的导航方式，它通过输入的实时图与基准图对比来确定飞行器的实时位置。数字景象匹配制导自主性高、准确性好，不受地磁干扰，但是图像匹配计算量较大，导致实时性不好、可靠性低、嵌入实现困难，所以对图像匹配算法的改进成为此方向的首要任务，本文针对算法的准确性和速度问题进行了改进。首先，介绍了景象匹配系统与地形高度匹配系统，分析对比了两种方法的

4、优缺点，选择了景象匹配系统作为研究对象，然后对景象匹配系统的具体实现方法做出了阐述，介绍了几种方法的发展现状。之后详细介绍了景象匹配系统的组成部分与各部分的工作原理，对比了景象匹配系统的两种主要算法，一种是基于灰度信息，一种是基于特征信息。然后简单介绍了尺度不变特征变换（Scale-invariantFeatureTransform，SIFT）算法的特点，为下文打下基础。然后本文介绍了SIFT算法的原理与具体过程，对SIFT算法进行了准确度分析，针对算法准确度下降的情况进行了研究，对特征点筛选过程进行了改进，之后利用kd树搜索策略对算法进行了运算速度方面的改进。对改进后的SIFT算

5、法进行了仿真分析，证明了改进方法的有效性，之后以改进算法为主体，搭配MATLAB构建的飞行航迹进行了景象匹配系统的仿真，统计了系统的误差与耗时，结果证明改进后的算法可以很好的运用于景象匹配系统中。关键词：景象匹配；地形图像；尺度不变算法；特征点筛选；kd树I哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractDigitalSceneMatchingAreaCorrelation(DSMAC)isanavigationmethodbasedonterrainimageinformation.Itdeterminesthecurrentpositionoftheaircraftbycompa

6、ringtheinputreal-timemapwiththereferencemap.DSMAChashighautonomyandgoodaccuracy.Itisnotsubjecttogeomagneticinterference.However,thelargeamountofimagematchingcalculationresultsinlowreal-time,lowreliabilityanddifficultyinembedding.Therefore,theimprovementofimagematchingalgorithmbecomestheprimary

7、taskinthisdirection.Firstly,thescenematchingsystemandterrainheightmatchingsystemareintroduced.Thispaperanalyzesandcomparestheadvantagesanddisadvantagesofthetwomethodsandthescenematchingsystemisselectedastheresearchobject.Thenthispaperde