航拍图像矢量化技术及其导航应用研究-检测技术与自动化装置专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 承诺书 本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进 行的研究工作及所取得的研究成果。除了文中特别加以标注和 致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究 成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学 位或证书而使用过的材料。 本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部 分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他 复制手段保存、汇编学位论文。 (必威体育官网网址的学位论文在解密后适用于本承诺书) 作者签名： 日 期： 万方数据 万方数据 南京航空航天大学硕士学位论文 摘 要 现代航空导航领域中，景象匹配辅助导航已被广泛应用于各国飞机、导弹的导航系统中。 但是用于景象匹配的栅格图像数据量很大，机载数据库只能储存较小地理范围的栅格图像。矢 量地图能够以较小数据量来表现完整的地面景象特征，基于矢量地图的匹配导航具有定位精度 高、导航范围广、定位时效高等优势，为航空器导航提供了一种新的思路。 本文根据地形景象匹配系统的导航方案，结合矢量数据结构特点，提出了矢量地图匹配导 航系统的导航方案，并针对航拍图像目标水域提取、线状目标矢量化算法以及矢量图匹配算法 展开研究，以实现矢量地图匹配导航系统。 首先，对矢量数据的结构及特点进行研究，分析讨论现有已成熟的景象匹配导航系统方案， 进而对两者结合，研究了矢量地图匹配导航方案，充分发挥矢量数据简洁表达图形信息、数据 量小的优势；接着，针对实时航拍图像的目标提取技术开展研究，选定水域作为提取目标，研 究了一种两步水域提取方法，实现了对目标水域轮廓的提取；然后，针对线状目标栅格图像的 矢量化展开研究，研究了一种基于特殊点跟踪的矢量化算法，实现了包括线相交和封闭曲线情 况在内的所有曲线的矢量化；最后，针对矢量地图匹配，基于曲线差角特征的不变性，结合 Hausdorff距离度量方法，改进提出了基于差角Hausdorff距离的矢量线图匹配算法，解决了实时 图中存在误提取矢量线时与基准图的匹配问题，并最终解算出实时图与基准图之间的平移、旋 转和缩放关系。 结果表明，本文提出的矢量地图匹配系统方案是合理可行的，具有重要的现实意义和应用 前景。 关键词：矢量地图，矢量化算法，水域提取，矢量地图匹配，矢量地图匹配导航 i 航拍图像矢量化技术及其导航应用研究 ABSTRACT In modern air navigation field, scene matching aided navigation has been widely used in various countries’ aircraft and missile navigation systems. But the raster image used in scene matching system has huge data size so that the airborne database can only store a smaller geographic scope. Vector map can use a smaller amount of data to show a more complete ground features. Vector based map matching navigation has the advantage of high positioning accuracy, a wide navigation range, higher positioning timeliness. A new way is provided to the aircraft navigation. Based on the program of the scene matching aided navigation system, combined with the characteristics of vector data, a vector map matching navigation system is proposed. The extraction of water target in aerial image, the vectorization algorithm for linear target and the matching algorithm for vector map are studied to implement the vector map matching navigation system. Firstly, the structure and characteristics of the vector data will