[發明專利]一種大機動情況下景象匹配的方法

有效

• 申請號: 201610915460.6
• 申請日: 2016-10-20
• 公開（公告）號: CN107966147B
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 孫偉;郭元江;李海軍;徐海剛;李群;劉沖;鄭辛;裴玉鋒;原潤;鐘潤伍
• 申請（專利權）人: 北京自動化控制設備研究所
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 高安娜

1.一種大機動情況下景象匹配的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

1)景象匹配定位

利用下式確定實時圖在基準圖像中的坐標點(u,v)處的相關性變量CC(u,v)

其中，(x,y)為模板圖像中的坐標點；(u,v)為基準圖像中的坐標點；

T(x,y)為模板圖像在點(x,y)處的灰度值，范圍為0到255；

為模板圖像在基準圖像(u,v)處的均值；

I(x+u,y+v)為基準圖像點(u,v)處，與模板圖像相對應位置處的灰度值；

為基準圖像(u,v)處與模板圖像相同區域的均值；

2)確定景象匹配位置誤差ΔL_dsmac、Δλ_dsmac

其中，ΔL_dsmac表示角度變化導致的景象匹配輸出緯度誤差、Δλ_dsmac表示角度變化導致的景象匹配輸出經度誤差，單位為弧度；

表示由航向角組成的變換矩陣；

K_L、K_λ分別表示與景象匹配輸出的緯度、經度姿態補償系數；

γ、θ分別表示慣導輸出的滾轉、俯仰角，單位為弧度；

3)圖像投影畸變校正

確定原圖像上的點P和校正后圖像上的點P′關系如下式

其中，P和P′的齊次坐標分別為P＝[p₁ p₂ p₃]^T和P′＝[p′₁ p′₂ p′₃ ]^T；H_a是非奇異矩陣；

確定點P和P′的非齊次坐標關系如下式

4)估計景象匹配與慣導安裝誤差狀態向量

a)確定誤差模型

選取17個系統狀態組成系統狀態向量X，17個系統狀態分別為：

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分別表示捷聯慣導系統北向、天向、東向的速度誤差，單位為米每秒；

δL,δh,δλ分別表示捷聯慣導系統的緯度誤差、高度誤差、經度誤差，單位分別為弧度、米、弧度；

φ_n,φ_u,φ_e分別表示捷聯慣導系統導航坐標系內北、天、東三個方向的失準角，單位為弧度；

分別表示捷聯慣導系統載體坐標系內X、Y、Z三個方向的加速度計零偏，單位為米每秒平方；

ε_x,ε_y,ε_z分別表示捷聯慣導系統載體坐標系內X、Y、Z三個方向的陀螺漂移，單位為弧度每秒；

δL_dsmac,δλ_dsmac分別表示景象匹配緯度、經度誤差，單位為弧度；

確定系統狀態方程如下：

其中X(t)為上述17個狀態；W(t)為系統白噪聲；F(t)和G(t)為系數矩陣；

b)確定量測方程矩陣

利用下式確定量測值Z

式中，L_imu、λ_imu分別表示慣導輸出的緯度、經度，單位為弧度；

L_dsmac、λ_dsmac分別表示景象匹配輸出的緯度、經度，單位為弧度；

量測值Z分別帶入下式，解方程，得出量測方程矩陣H

Z＝HX+V

其中，V為量測噪聲，考慮為白噪聲；

c)卡爾曼濾波模型預估計得出景象匹配與慣導誤差向量的最優估計值。