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图像匹配算法是弹道导弹光学末制导的核心技术，是弹道导弹精确制导技术的重要发展方向之一，在国内外研究者中受到广泛的重视。针对弹道导弹末制导任务的需求，研究适应光学图像特点、实时性好、误匹配率低的图像匹配算法和与之配套的支援算法，具有重要的现实意义。
本文通过对国内外研究者提出的各种图像匹配方法的比较研究，并结合背景项目——某项目地对地光学成像导引头的研制实际，设计了用于弹道导弹光学末制导的完整的图像匹配算法，包括基准图和实时图预处理、匹配模板截取和相关匹配、位置关系二次匹配和匹配点估计等功能；针对本文设计的图像匹配算法，设计了相应的基准图预处理和匹配模板选取算法。
在相关匹配运算方面，本文提出了一种新的用于二值图相似度度量的方法：“归一化对应点数法”，在显著降低相关匹配运算量的同时保持了良好的性能。在位置关系二次匹配中，本文提出了一种邻域加权的多数表决结合邻域加权平均的算法，能够较好的适应图像质量的下降，有效的抑制误匹配率。在匹配模板选取中，本文提出了一种边缘点数和边界密度双重预筛选的自匹配系数匹配模板选取算法，有效控制了算法的时间复杂度，同时克服了单纯自匹配系数法的局限性。
为验证上述新方法的有效性和整套算法的效果，本文对算法的各个部分进行了仿真实验，实验结果的分析表明，本文设计的图像匹配算法能够达到预期的效果，具有实用价值。最后，本文分析了某项目地对地光学成像导引头的硬件方案，设计了本文算法在硬件上的实现方案。