基于特征点的雷达影像匹配/反定位及实时实现

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在遥感影像的综合处理和应用中,图像配准/匹配技术作为前置处理步骤,其重要性不言而喻,同源/异源图像的匹配在影像匹配制导、地表变化检测、图像融合等方面具有广阔应用前景。雷达作为全天时、全天候的遥感设备,由于观测视角不同导致图像特性存在差异,影像匹配难度增大。本文主要研究雷达影像匹配算法及基于影像匹配结果的平台反定位方法。提出一种改进的降采样数据融合的图像预处理方法,提升了特征点匹配算法在处理分辨率不同、格网差异较大时雷达图像匹配的成功率,并基于In SAR地形校正后影像的匹配结果结合In SAR观测几何提出一种雷达平台反定位方法,。针对雷达图像数据量大且特征点匹配算法应用到不同观测场景遥感图像需要的计算资源、内存资源等不同的特点,基于TMS320C6678多核DSP平台提出一种自适应的内存管理方法,实现了基于特征点影像匹配方法的硬件并行加速,提高雷达影像匹配的效率和时效性。本文的主要工作如下:1.针对传统的特征点匹配方法在处理分辨率不同、格网差异较大的雷达影像对时容易失配的缺点,提出一种改进的降采样数据融合的预处理方法,将待匹配图像和基准图像的格网/分辨率降采样至近似一致,而后再结合特征点匹配算法有效提升了雷达影像对的匹配成功率,降低算法计算量,并深入分析了特征点匹配方法各个处理步骤对最终匹配结果的影响,并利用仿真数据和机载实测数据对误差因素的影响进行了试验验证,同时验证了本文改进方法的有效性。2.提出一种基于In SAR地形校正影像匹配结果的雷达载体反定位方法,利用In SAR获取的数字高程图可有效校正由于地形起伏引入的SAR影像的几何畸变,提升了匹配概率和匹配精度。利用影像匹配结果结合In SAR观测几何将观测获取到的待匹配区域相对坐标信息对应到基准图像的绝对坐标系,完成对雷达载体的反定位,并分析了各参数测量误差对基于In SAR观测几何的雷达平台反定位方法的影响。3.基于TMS320C6678多核DSP平台,针对基于特征点的雷达影像匹配算法中各个模块硬件资源需求在处理不同图像时动态变化的特点,提出一种自适应的内存管理方法,规避内存碎片并充分利用数据位宽。设计能被各模块复用的硬件并行框架,对本文改进的特征点匹配算法进行并行实现与优化,达到均衡计算负载、降低模块间耦合性、提高特征点匹配算法实时性的目的,基于仿真和实测数据的硬件运行结果验证了改进方法的硬件加速效果。
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