基于图像匹配的大视角目标快速精确定位关键技术研究

作     者：潘鹏举 

作者单位：南京航空航天大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘建业;曾庆化

授予年度：2017年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

主      题：目标定位 目标提取 大视角图像匹配 快速图像匹配 光电吊舱 

摘      要：侦察机、导弹、无人机等在执行远程侦查或作战任务时,需要利用机载光电吊舱对远程重要目标进行快速精确定位,定位精度的高低以及定位速度的快慢直接决定了任务的成败。研究基于航空器的高效目标定位技术具有极其重要的现实意义。传统的机载光电吊舱采用飞机、吊舱、目标之间的位置和姿态传递的形式进行待定目标的位置确定,其精度受到各种安装误差、测量误差的影响和限制。随着图像匹配技术的深入研究,开展利用图像匹配辅助目标定位的理论和技术对机载航空电子技术发展具有重要意义。论文以快速大视角图像匹配算法作为研究重点,进行了大视角目标快速精确定位关键技术的研究与仿真验证平台的实现工作。论文首先设计了基于图像匹配的大视角目标快速精确定位系统的总体方案,通过将大视角下目标实测图像与机载参考图像进行匹配实现目标快速精确定位,然后根据此设计了本文所研究的理论架构和对理论部分进行验证的仿真验证平台架构。为了从目标实测图像中将目标快速提取出来,为本文后续目标快速精确定位打下基础,本文首先提出了基于目标实测图像序列的目标快速提取算法,通过对目标实测图像序列进行快速图像匹配以及将匹配结果进一步优化,从而从目标实测图像中快速提取出待定位目标。为了实现在机载参考图像中对目标的精确定位,本文进一步研究了基于惯性信息辅助的大视角快速匹配算法,通过将具有较大视角差异的目标实测图像与机载参考图像进行快速匹配,获取目标实测图像与机载参考图像之间的像素坐标对应关系,为本文后续目标精确定位打下基础。为了最终实现在机载参考图像中对目标进行精确定位,本文在目标快速提取算法和快速大视角图像匹配算法基础上,进一步研究了目标精确定位算法,通过将目标提取结果与快速大视角图像匹配结果结合在一起最终实现了目标的精确定位。设计并实现了大视角目标快速精确定位系统仿真验证平台,并基于该验证平台进行了实验,验证了本文提出算法的有效性和可行性。