三維地形-場景匹配與配準方法.pdf

1、三維地形匹配技術在低空的無人機導航中有廣泛的應用，研究三維地形匹配技術對于提高無人飛行器的導航定位性能具有重要意義，三維地形的研究成為導航定位的研究熱點。在實際應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)外各自技術發(fā)展現(xiàn)狀的基礎上，提出相應的處理算法，并且通過仿真實驗進行驗證。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系

4、并進行標記；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。最后設計開發(fā)出一個三維/二維場景匹配與配