对数极坐标变换在景象匹配制导中的应用

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第36卷第4期红外与激光工程2007年8月Vo1．36No．4InfraredandLaserEngineeringAug．2007对数极坐标变换在景象匹配制导中的应用金勇俊，李言俊，张科，杜永军(西北工业大学航天学院，陕西西安710072)摘要：针对成像制导中对实时性和准确性的要求．提出了一种基于对数极坐标变换的图像抗旋转和尺度变化的LMA算法。在图像匹配过程中用LMA算法对两幅图像透视变换矩阵的8个未知参数进行拟合。匹配过程中用多分辨率金字塔法对图像进行分解，采用由粗到精的搜索策略．减少计算量并避免了误匹配。通过对照片进

2、行匹配测试．证明了这种方法的有效性和实用价值。关键词：景象匹配：LMA：对数极坐标变换中图分类号：TP751文献标识码：A文章编号：1007—2276(2007)04—0539—04Scenematchingusinglog-polartransforminmissileguidingJINYong-jun，LIYan-jun，ZHANGKe，DUYong-jun(CollegeofAs~onaufics，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xiall710072，China)Abstract：Aimingatreachingthere

3、al-timeandprecisionrequirementsinmissilescenematchingguiding，webringforwardarotateandscaleresistantmethodLMA(Levenberg-MarquardtAlgorithm)basedonlog-polartransformation．LMAisusedtofittheeightunknownparametersofthetransformationmatricesoftwoperspectiveimages．Multi-resolutionpyramidisusedto

4、decomposetheimageandbysearchingfromthecoarsestleveltothefinestlevel，thecomputationalcomplexityisreducedandgetting~appedinlocalminimaisavoided．Theexperimentalresultsshowthatthisapproachiseficientandusefu1．Keywords：Scenematching；LMA；Log—polarVansformation结构的仿射变换是全局的、线性的．而如果存在非线0引言性的局部畸变，即每个

5、局部的变换参数都不相同，则成像制导模式中需要在导弹导引头预先存储大量应采用非线性最优最小二乘算法，如抗变形模板匹配的目标基准图像。在导弹的制导过程中，导引头不断对算法LMA(Levenberg—MarquardtAlgorithm)。目标进行探测．获得实时图像．然后与存储的目标基准1LMA图像进行相似度分析．检测判断出所要攻击的目标．这是一个复杂的图像匹配过程【1】。由于存在拍摄高度、角LMA是求解非线性问题的Gauss．Newton迭代法度、时机和气候条件等差异【2】，且导弹和目标之间存在的变形．通过零均值平方差求合取最小的方法对两幅相互运动．基准图和实时图之间匹配难度

6、很大。图像进行相似度的测量。计算快捷、精度高、适应性强的匹配算法一直是设p(x，y)，q(u，v)为两幅图像，，，。的对应点，则二景象匹配问题研究的核心。现有算法一般都假设图像者关系由下式确定：收稿日期：2006—10—02；修订日期：2006—12—07基金项目：国家航空科学基金资助项目(04153067)作者简介：金勇俊(1966一)，男，湖北武汉人，博士生，主要研究方向为图像匹配制导。Email：jingyjun@yahoo，com．cn导师简介：李言俊(1944一)，男，河南台前人，教授，博士，主要研究方向为图像匹配制导、先进控制理论及应用研究、应用卫星与卫星应用

7、技术研究、系统辨识、仿生技术。Email：liyanjun@nwpu．edu．cn维普资讯http://www.cqvip.com红外与激光工程第36卷Mag的信息。对于分别属于两幅图像中的两点p(p)Iaoa1a2Iey-AxA=Ia3a4a5I(1)和q(q，q)的相似程度，由二者的梯度方向和梯度值的I口6口71J相似度共同决定。分别记二者为Sim_C和Sim_M，则：式中：y=(“v1)‘，X=Y1)‘是两点的齐次坐标；Ac=[Cp-Cq1，sim_M一[Mage-Magsimq[(4)是两图像间的变换矩阵。含有8个参数