[发明专利]一种大机动情况下景象匹配的方法

说明书

本发明属于视觉导航技术领域，具体公开了一种大机动情况下景象匹配的方法。基于景象匹配的基本原理，分析载体在进行大机动情况下对景象匹配定位误差的影响，并进行误差建模；利用相关信息进行图像畸变校正，以及定位误差的初步校正；再将惯导系统输出的位置信息、景象匹配输出的位置信息之差作为卡尔曼滤波器的输入量，卡尔曼滤波器对景象匹配的各项误差进行估计，输出景象匹配各项误差的估计量。在景象匹配的运算过程中利用估计出的各项误差进行修正，实现高精度的景象匹配定位。

技术领域

本发明属于视觉导航技术领域，具体公开了一种大机动情况下景象匹配的方法。

背景技术

在载体大机动情况下，传统的景象匹配技术由于图像畸变、图像中心与载体中心不一致等因素，会引起极大的定位误差。为提高景象匹配在该情况下的定位精度，利用惯性导航系统的角度信息以及卡尔曼滤波技术等途径提升景象匹配的定位精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大机动情况下景象匹配的方法，其能够对景象匹配的各项误差进行估计。

本发明的技术方案如下：

一种大机动情况下景象匹配的方法，该方法包括如下步骤：

1)景象匹配定位

利用下式确定衡量实时图在基准图坐标为(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′＝[p₁′ p′ ₂p₃′]^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

其中，H_a矩阵可根据载体的滚转、俯仰、航向角度、相机内部参数、相机与景物的距离等信息计算，属于现有的公知技术。

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