三維地形-場景匹配與配準(zhǔn)方法.pdf

1、三維地形匹配技術(shù)在低空的無人機導(dǎo)航中有廣泛的應(yīng)用，研究三維地形匹配技術(shù)對于提高無人飛行器的導(dǎo)航定位性能具有重要意義，三維地形的研究成為導(dǎo)航定位的研究熱點。在實際應(yīng)用中我們利用三維地形表面紋理特征來完成地形的快速匹配，利用場景中的跑道等明顯地物特征實現(xiàn)場景快速匹配。本文從三維地形匹配與場景匹配兩方面展開，在深入研究國內(nèi)外各自技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出相應(yīng)的處理算法，并且通過仿真實驗進(jìn)行驗證。本文首先總結(jié)國內(nèi)外三維地形匹配與場景匹配現(xiàn)有算法

2、的優(yōu)缺點，分析常見處理方法的特點、性能和基本步驟，重點研究了三維地形可視化，三維地形匹配技術(shù)及二維場景基于道路等明顯空間特征的快速匹配。具體如下：
　　1.在三維地形可視化過程中，首先解決了地形數(shù)據(jù)源，使用現(xiàn)有的軟件獲取USGS_DEM數(shù)據(jù)，然后使用自己的編寫的軟件實現(xiàn)DEM數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成國內(nèi)通用格式，完成三維地形DEM數(shù)據(jù)的獲取，最后利用OpenGL實現(xiàn)地形DEM數(shù)據(jù)顯示及對應(yīng)紋理加載實現(xiàn)三位地形可視化；
　　2.在三

3、維地形匹配過程中，主要解決兩大方面的問題，(1)三維地形與二維影像的匹配,在三維地形與二維影像匹配過程中，本文利用三維地形的表面紋理與二維影像來實現(xiàn)兩者的快速匹配；(2)以及三維地形與三維地形的匹配問題。三維地形與三維地形匹配過程中，不光要解決表面紋理的匹配，還需要完成DEM數(shù)據(jù)的匹配拼接問題。分為兩種，三維地形局部匹配和三維地形匹配拼接。三維地形局部匹配根據(jù)表面紋理特征匹配完成后，利用獲得的數(shù)據(jù)在三維地形中解算出兩塊地形的匹配位置關(guān)系

4、并進(jìn)行標(biāo)記；三維地形匹配拼接則需要在利用表面紋理匹配拼接后，對地形進(jìn)行匹配拼接，最后完成三維地形拼接顯示；
　　3.在場景匹配過程中，利用場景圖中明顯地物特征來實現(xiàn)場景的快速匹配，本文主要研究基于機場跑道的匹配算法，檢測識別場景中的跑道信息，將跑道周圍區(qū)域作為場景匹配感興趣區(qū)域，然后利用局部區(qū)域特征來實現(xiàn)場景的精確匹配。
　　實驗結(jié)果證明，本文算法取得了滿意匹配效果，具有很好的魯棒性。最后設(shè)計開發(fā)出一個三維/二維場景匹配與配