基于图像的地形匹配关键技术研究

论文摘要

地形匹配制导系统用于控制飞行器导航及末制导寻的，是精确制导武器的重要组成部分。由于基于图像的地形匹配技术具有自主性、高精度等优点，故该技术已广泛应用于各种飞行器的制导系统。但图像匹配属于计算密集型运算，导致实时性、可靠性、嵌入性实现困难，所以世界各国在装备这类武器的同时，也在不断改进地形匹配算法以提高武器的制导精度。而如何提高这种基于图象的地形匹配算法的效率已成为热点问题，提高该效率可以从两方面着手，一方面尽可能减少搜索位置的数目，另一方面可以简化相似性度量算法。通过研究地形匹配和粒子群算法的理论，本文首先提出了一种改进的粒子群算法，算法能加快寻优速度，并解决了算法容易早熟的问题；然后改进了地形匹配的相似性度量算法，很大程度地减少了匹配计算时的运算量；最后在这两种改进算法的基础上，提出了一种改进的基于图像的地形匹配算法，并讨论了算法适应度函数、初始化种群等问题，算法可以在寻优路径和相似性度量算法两方面优化地形匹配问题。仿真结果证明了本文改进的地形匹配算法能够很好地解决地形匹配问题，具有运算量小、求解速度快、匹配精度高、不易陷入早熟等特点，并提高了匹配的效率，是一种行之有效的地形匹配算法。然而，本文中的粒子群算法的参数或通过参考文献借鉴而来，或通过大量实验得到，没有严密的数学理论作为依据，在后续的研究工作中，算法参数的设置有待于进一步研究。相似性度量算法有很多研究方向，这些方向都值得学者继续研究和探讨。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景与研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文工作及结构安排
• 1.3.1 本文工作
• 1.3.2 结构安排
• 第二章 地形匹配理论研究
• 2.1 地形辅助导航系统的类型
• 2.1.1 地形高度数据匹配系统
• 2.1.2 景象匹配系统
• 2.2 地形匹配原理
• 2.2.1 地形匹配基本流程
• 2.2.2 基准图与实时图的制备
• 2.2.3 基于灰度的地形匹配原理
• 2.3 地形匹配算法
• 2.3.1 地形匹配常用算法
• 2.3.2 几种模板快速匹配算法
• 2.4 本章小结
• 第三章 粒子群算法的改进
• 3.1 粒子群算法
• 3.1.1 粒子群算法概述
• 3.1.2 粒子群算法参数分析
• 3.1.3 粒子群算法的特点
• 3.2 粒子群算法的改进
• 3.2.1 算法的改进策略
• 3.2.2 改进算法的设计
• 3.3 算法仿真
• 3.3.1 适应度函数与参数的选择
• 3.3.2 仿真结果与分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 相似性度量算法的改进
• 4.1 算法及性能分析
• 4.1.1 最大互相关算法
• 4.1.2 序贯相似检测算法
• 4.2 算法改进
• 4.2.1 算法的改进策略
• 4.2.2 改进算法的设计
• 4.3 本章小结
• 第五章 一种改进的基于图像的地形匹配算法
• 5.1 一种改进的基于图像的地形匹配算法
• 5.1.1 适应度函数
• 5.1.2 初始化种群的选择
• 5.1.3 算法设计
• 5.2 算法仿真
• 5.2.1 实验数据与参数选择
• 5.2.2 仿真结果与分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 结束语
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果