[发明专利]一种大机动情况下景象匹配的方法

摘要

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。

主权项

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衡量实时图在基准图坐标为(u,v)处的相关性变量CC(u,v)CC(u,v)=Σx,y[T(x,y)-T‾u,v][I(x+u,y+v)-I‾u,v]Σx,y[T(x,y)-T‾u,v]2Σx,y[I(x+u,y+v)-I‾u,v]2]]>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ΔLdsmac、Δλdsmac其中，ΔLdsmac表示角度变化导致的景象匹配输出纬度误差、Δλdsmac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；KL、Kλ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p1′p2′p3′=h0h1h2h3h4h5h6h71p1p2p3]]>Ha=h0h1h2h3h4h5h6h71]]>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；Ha是非奇异矩阵；确定点P和P′的非齐次坐标关系如下式x′=h0x+h1y+h2h6x+h7y+1y′=h3x+h4y+h5h6x+h7y+1]]>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：δVn,δVu,δVe,δL,δh,δλ,φn,φu,φe,▿x,▿y,▿z,ϵx,ϵy,ϵz,δLdsmac,δλdsmac]]>其中：δVn,δVu,δVe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；φn,φu,φe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；εx,εy,εz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；δLdsmac,δλdsmac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：X·(t)=F(t)X(t)+G(t)W(t)]]>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ZZ=Limu-Ldsmacλimu-λdsmac]]>式中，Limu、λimu分别表示惯导输出的纬度、经度，单位为弧度；Ldsmac、λdsmac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HZ=δL-δLdsmacδλ-δλdsmac+V]]>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。