月面三维重建与障碍物识别方法研究

发布时间：2020-05-12 17:05

【摘要】：月球地形环境复杂,在月球表面分布了大大小小的月岩和月坑。月球车在进行科学探测活动中,不仅要具备基本的行进、转弯、采样等功能,还必须具备障碍物识别、路径规划、规避障碍物等初级人工智能。因此探究如何让月球车具有环境感知能力是月球探测的关键技术之一。双目立体视觉系统作为月球车的主要环境感知系统可以通过模拟人眼识别周围环境,进而辅助月球车更好的开展探测任务。本文以我国首辆“玉兔号”月球车为背景,主要研究内容如下:首先研究了双目立体视觉标定算法。在搭建的双目立体视觉平台上分别利用Matlab标定工具箱和VS+Opencv进行标定算法研究。设计了双目立体视觉标定界面,并对两者的标定结果进行对比分析,实验结果表明上述两种标定方法均获得了较高的精度。其次研究了月面障碍物(月岩和月坑)识别方法。主要对最大类间方差法(Otsu)、二维最大类间方差法进行研究与分析,并在此基础上引入粒子群算法(PSO),进而得到改进后的基于粒子群的二维最大类间方差法。利用“玉兔号”科学数据和地面模拟实验照片分别进行了对比实验,并验证了其在月面环境下的适用性。再次研究了双目立体匹配算法。分别研究了基于SURF特征点的稀疏匹配算法和自适应权重稠密匹配算法。其中,利用稀疏匹配算法求出最大视差和最小视差,为后续改进的稠密匹配提供了视差搜索范围,同时利用地面模拟实验图像验证了立体匹配算法的适用性。最后研究了月面环境的三维重建方法。以双目立体视觉系统为基础,结合VS、OpenCV和OpenGL进行了虚拟环境的构建与显示,实现了月面环境的三维重建。
【图文】：

图 1.1 国外主要的行星车Fig.1.1 The main foreign planet carNASA(美国国家航空航天局)在 MER(火星探测车)三维地形重建系统[11, 12]中引入了云计算技术，通过立体像对的的并行处理、三角剖分和纹理粘贴渲染等，取得了较好的效果，如图 1.2 所示。

- 3 -图 1.2 MER（火星车）重建效果图Fig.1.2 MER (rover) reconstruction renderings内研究现状在计算机视觉领域起步较晚，但随着中国经济的飞速发展和自增长，对计算机视觉技术要求不断提高，国内该领域研究进展著的成果，在某些领域（工业生产线等）得到广泛应用。解放濵，周杨[13]等人根据阴影恢复形状原理提出一种基于单张影像模和光照模拟方法。该方法利用单张 2D 影像中残留的 3D 线索过 SFS 方法对月面三维形貌进行快速重建，采用改进的 Hapk
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V476.3

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 徐建;;医学影像三维重建系统的实现探讨[J];影像技术;2017年04期

2 陈合新,虞春堂,钟世镇;颞骨内部结构CT三维重建的研究[J];中华耳鼻咽喉科杂志;2000年05期

3 陆惠民,王秀春,史美德,刘守忠;生物显微结构连续切片图象的象素地址矢量表达和三维重建信息加工[J];生物物理学报;1988年03期

4 宋红芳;吴宝平;赵丽颖;王辉;刘志成;;三维重建在口腔生物力学中的应用[J];医学信息;2018年07期

5 刘建国;;可移动文物的多视角影像三维重建[J];考古;2016年12期

6 张家树，李时光，杨恬;三维重建窗口的设计实现[J];西南师范大学学报(自然科学版);1994年03期

7 李治安，王新房，陆平，王加恩，邓又斌，，胡纲，杨娅，刘俐;经食管超声心动图纵向扫描切面三维重建[J];中华超声影像学杂志;1994年01期

8 苏鸿根;;三维重建和重构的研究[J];工程图学学报;1986年01期

9 苏鸿根;;三维重建和重构的研究[J];工程图学学报;1986年07期

10 刘保江;尹颜朋;;基于有序图像的快速三维重建[J];现代计算机(专业版);2017年35期

相关会议论文 前10条

1 肖智博;吕富荣;欧阳羽;曾勇明;吕发金;;闭气扫描在肩关节三维重建中的价值[A];2010中华医学会影像技术分会第十八次全国学术大会论文集[C];2010年

2 宋宇莹;;行星状星云的三维重建[A];'2008系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2008年

3 李佳;罗月童;龙鹏程;黄善清;闫锋;孔维华;吴宜灿;FDS团队;;三维放射治疗计划系统中快速三维重建方法的研究与应用[A];第二届全国核技术及应用研究学术研讨会大会论文摘要集[C];2009年

4 赵明浦;;物体表面三维重建实现方法研究现状[A];中国生物医学工程进展——2007中国生物医学工程联合学术年会论文集（上册）[C];2007年

5 吴亚敏;;“血管的三维重建”模型的优化算法分析[A];第一届中国智能计算大会论文集[C];2007年

6 胡明星;袁保宗;唐晓芳;;投影三维重建中基于遗传算法的基础矩阵估计方法[A];第十届全国信号处理学术年会（CCSP-2001）论文集[C];2001年

7 叶青盛;计建军;王延群;杨军;周盛;王晓春;王立伟;;基于超声图像的膀胱三维重建系统设计与实现[A];天津市生物医学工程学会第三十三届学术年会论文集[C];2013年

8 诸葛斌;周荷琴;郎文辉;唐雷;冯焕清;;基于表面点的数字人三维重建[A];人体断面数据获取与图像处理研讨会论文汇编[C];2005年

9 谭跃钢;吴正平;;一种新的基于双目视模型的三维重建方法[A];中国仪器仪表学会第三届青年学术会议论文集（上）[C];2001年

10 胡罢生;谭欢庆;曲华丽;邱士军;张雪林;昌仁民;;多层螺旋CT扫描三维重建后逐层显示解剖结构及临床意义[A];中华医学会第十三届全国放射学大会论文汇编（下册）[C];2006年

相关重要报纸文章 前6条

1 记者 牟景君;东林大研究出三维重建和3D打印技术[N];中国绿色时报;2015年

2 记者 周辰;“三维重建”病灶 手术更精准[N];哈尔滨日报;2015年

3 本报记者 叶青 通讯员 粤科宣;病人家属也可操刀“做手术”[N];广东科技报;2011年

4 本报记者 王星;还原洞窟佛像[N];文汇报;2012年

5 本报记者 彭溢 闫一菲;高科技在民用领域大显身手[N];黑龙江日报;2018年

6 记者 陶克强　通讯员 张范 嘉善县委报道组 刘文书;从低端徘徊向高端突破[N];嘉兴日报;2011年

相关博士学位论文 前10条

1 谢榛;基于无人机视觉的场景感知方法研究[D];浙江工业大学;2017年

2 胡杨;基于深度相机的叶菜类作物三维重建与生长测量方法研究[D];浙江大学;2018年

3 唐丽;由手提相机获得的序列图像进行三维重建[D];西安电子科技大学;2003年

4 姜光;基于二次曲线的单轴旋转运动分析和三维重建[D];西安电子科技大学;2003年

5 王宇宙;计算机视觉三维重建理论与应用[D];西北大学;2004年

6 孙向军;场景三维重建的若干关键技术研究[D];南京理工大学;2004年

7 方驰华;肝脏管道系统数字化及虚拟肝脏的研究[D];第一军医大学;2005年

8 陈付幸;基于非定标图像序列的三维重建关键技术研究[D];国防科学技术大学;2005年

9 吕滨;电子束CT冠状动脉造影及三维重建研究[D];中国协和医科大学;1998年

10 吴恩启;微细管道内表面检测及三维重建关键技术研究[D];浙江大学;2005年

相关硕士学位论文 前10条

1 王毅恒;多视角三维重建中高精度标定方法的研究与应用[D];北京交通大学;2018年

2 荔琦;成人早期股骨头缺血坏死MRI图像常用定量测量方法对比[D];大连医科大学;2018年

3 王保岩;矿井巷道三维重建及安全监测技术研究[D];山东大学;2018年

4 王翠珍;口腔CT图像预处理及三维重建研究[D];山东大学;2018年

5 王芳;基于多模式图像的交通事故重建研究[D];重庆理工大学;2018年

6 蔡文娜;基于激光雷达的三维重建研究[D];天津理工大学;2018年

7 王家豪;立体零部件装配合格率三维检测与识别方法研究[D];天津工业大学;2018年

8 王豪;三维重建中的影像检索方法研究[D];中国测绘科学研究院;2018年

9 李康;基于RGBD的三维重建系统的设计与实现[D];北京邮电大学;2018年

10 高如玉;基于双目视觉的三维重建软件设计[D];沈阳工业大学;2018年

本文编号：2660556