[发明专利]一种大机动情况下景象匹配的方法

权利要求书

1.一种大机动情况下景象匹配的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

1)景象匹配定位

利用下式确定实时图在基准图像中的坐标点(u,v)处的相关性变量CC(u,v)

其中，(x,y)为模板图像中的坐标点；(u,v)为基准图像中的坐标点；

T(x,y)为模板图像在点(x,y)处的灰度值，范围为0到255；

为模板图像在基准图像(u,v)处的均值；

I(x+u,y+v)为基准图像点(u,v)处，与模板图像相对应位置处的灰度值；

为基准图像(u,v)处与模板图像相同区域的均值；

2)确定景象匹配位置误差ΔL_dsmac、Δλ_dsmac

其中，ΔL_dsmac表示角度变化导致的景象匹配输出纬度误差、Δλ_dsmac表示角度变化导致的景象匹配输出经度误差，单位为弧度；

表示由航向角组成的变换矩阵；

K_L、K_λ分别表示与景象匹配输出的纬度、经度姿态补偿系数；

γ、θ分别表示惯导输出的滚转、俯仰角，单位为弧度；

3)图像投影畸变校正

确定原图像上的点P和校正后图像上的点P′关系如下式

其中，P和P′的齐次坐标分别为P＝[p₁ p₂ p₃]^T和P′＝[p′₁ p′₂ p′₃ ]^T；H_a是非奇异矩阵；

确定点P和P′的非齐次坐标关系如下式

4)估计景象匹配与惯导安装误差状态向量

a)确定误差模型

选取17个系统状态组成系统状态向量X，17个系统状态分别为：

δV_n，δV_u，δV_e，δL，δh，δλ，φ_n，φ_u，φ_e，ε_x，ε_y，ε_z，δL_dsmac，δλ_dsmac

其中：

δV_n,δV_u,δV_e分别表示捷联惯导系统北向、天向、东向的速度误差，单位为米每秒；

δL,δh,δλ分别表示捷联惯导系统的纬度误差、高度误差、经度误差，单位分别为弧度、米、弧度；

φ_n,φ_u,φ_e分别表示捷联惯导系统导航坐标系内北、天、东三个方向的失准角，单位为弧度；

分别表示捷联惯导系统载体坐标系内X、Y、Z三个方向的加速度计零偏，单位为米每秒平方；

ε_x,ε_y,ε_z分别表示捷联惯导系统载体坐标系内X、Y、Z三个方向的陀螺漂移，单位为弧度每秒；

δL_dsmac,δλ_dsmac分别表示景象匹配纬度、经度误差，单位为弧度；

确定系统状态方程如下：

其中X(t)为上述17个状态；W(t)为系统白噪声；F(t)和G(t)为系数矩阵；

b)确定量测方程矩阵

利用下式确定量测值Z

式中，L_imu、λ_imu分别表示惯导输出的纬度、经度，单位为弧度；

L_dsmac、λ_dsmac分别表示景象匹配输出的纬度、经度，单位为弧度；

量测值Z分别带入下式，解方程，得出量测方程矩阵H

Z＝HX+V

其中，V为量测噪声，考虑为白噪声；

c)卡尔曼滤波模型预估计得出景象匹配与惯导误差向量的最优估计值。