一种基于多维梯度特征的高精度地形匹配方法
摘要文本
本发明公开了一种基于多维梯度特征的高精度地形匹配方法，通过对地形高程数据中的梯度特征进行扩展，设计了多向梯度描述符的计算方法。基于描述符在滑动窗口架构下，利用窗口卷积运算与窗口求和运算设计了配准指标，取二者之差最小者对应的坐标作为匹配位置，并通过最小差来判断匹配成功或失败。相比于传统直接使用地形高程原始数据进行匹配指标计算，本发明的多向梯度描述符能减小传感器测量误差、标定误差及与基准地形高程数据差值导致的匹配误差，极大地提高了配准精度，同时兼具实时性。
申请人信息
- 申请人:西安现代控制技术研究所
- 申请人地址:710062 陕西省西安市雁塔区丈八东路10号
- 发明人: 西安现代控制技术研究所
专利详细信息
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 专利名称 | 一种基于多维梯度特征的高精度地形匹配方法 |
| 专利类型 | 发明授权 |
| 申请号 | CN202311629745.X |
| 申请日 | 2023/12/1 |
| 公告号 | CN117333688B |
| 公开日 | 2024/3/15 |
| IPC主分类号 | G06V10/75 |
| 权利人 | 西安现代控制技术研究所 |
| 发明人 | 侯振环; 樊振辉; 卢宝峰; 梅春波; 李晓航; 董鸿宇; 周易成; 朱启举; 杨鹏翔; 杨朝明; 孙铭垚; 杨鸿睿 |
| 地址 | 陕西省西安市雁塔区丈八东路10号 |
专利主权项内容
1.一种基于多维梯度特征的高精度地形匹配方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：输入数据；步骤1-1：实时感知地形高程数据，记为，其尺寸为/>维；步骤1-2：无人机载体上预存大地坐标系下地形高程基准数据；对预存的大地坐标系下的地形高程基准数据，根据无人机载体航向将其修正至与相同的载体坐标系，记为/>，其尺寸为/>；步骤2：根据地形高程数据逐像素提取前向一阶梯度/>、后向一阶梯度/>、二阶梯度：
(1)其中，i为的索引；/>进行上式计算过程时忽略第一个与最后一个像素，如果超出索引范围，以前一个或后一个替代；步骤3：将、/>、/>组成描述符/>：
(2)其中，为二维矩阵，其尺寸为/>；步骤4：对进行逐像素滑动窗口，滑动窗口大小与/>相同，尺寸为/>；每个窗口执行式(1)与式(2)，得到描述符/>，为三维矩阵，其尺寸为/>；步骤5：对进行逐像素滑动窗口，窗口大小与/>相同，尺寸为/>，/>与/>进行逐窗口卷积，得到卷积矩阵P：
(3)其中，等式右边第2个逗号间隔开的为三维索引，等式右侧第2个冒号左侧表示起点，冒号右侧表示终点；其中，表示矩阵索引；步骤6：对进行逐像素滑动窗口，窗口大小与/>相同，尺寸为/>，/>逐窗口计算平方和，得到积分矩阵Q：
(4)步骤7：Q矩阵减去P矩阵，取最小者作为配准结果：
(5)
(6)步骤8：判断是否小于阈值/>，是则匹配成功，配准结果为/>，否则匹配失败。