三维地形匹配技术在低空的无人机导航中有广泛的应用,研究三维地形匹配技术对于提高无人飞行器的导航定位性能具有重要意义,三维地形的研究成为导航定位的研究热点。在实际应用中我们利用三维地形表面纹理特征来完成地形的快速匹配,利用场景中的跑道等明显地物特征实现场景快速匹配。本文从三维地形匹配与场景匹配两方面展开,在深入研究国内外各自技术发展现状的基础上,提出相应的处理算法,并且通过仿真实验进行验证。本文首先总结国内外三维地形匹配与场景匹配现有算法的优缺点,分析常见处理方法的特点、性能和基本步骤,重点研究了三维地形可视化,三维地形匹配技术及二维场景基于道路等明显空间特征的快速匹配。具体如下:1.在三维地形可视化过程中,首先解决了地形数据源,使用现有的软件获取USGS_DEM数据,然后使用自己的编写的软件实现DEM数据的转换,转换成国内通用格式,完成三维地形DEM数据的获取,最后利用OpenGL实现地形DEM数据显示及对应纹理加载实现三位地形可视化;2.在三维地形匹配过程中,主要解决两大方面的问题,(1)三维地形与二维影像的匹配,在三维地形与二维影像匹配过程中,本文利用三维地形的表面纹理与二维影像来实现两者的快速匹配;(2)以及三维地形与三维地形的匹配问题。三维地形与三维地形匹配过程中,不光要解决表面纹理的匹配,还需要完成DEM数据的匹配拼接问题。分为两种,三维地形局部匹配和三维地形匹配拼接。三维地形局部匹配根据表面纹理特征匹配完成后,利用获得的数据在三维地形中解算出两块地形的匹配位置关系并进行标记;三维地形匹配拼接则需要在利用表面纹理匹配拼接后,对地形进行匹配拼接,最后完成三维地形拼接显示;3.在场景匹配过程中,利用场景图中明显地物特征来实现场景的快速匹配,本文主要研究基于机场跑道的匹配算法,检测识别场景中的跑道信息,将跑道周围区域作为场景匹配感兴趣区域,然后利用局部区域特征来实现场景的精确匹配。实验结果证明,本文算法取得了满意匹配效果,具有很好的鲁棒性。最后设计开发出一个三维/二维场景匹配与配准系统,该系统运行稳定,可以很好的完成三维地形匹配及场景图像的快速匹配定位。