月球车大间距行进模式下图像跨尺度配准研究
发布时间：2021-05-22 18:53
我国玉兔2号月球车现有的巡视导航定位方法主要是通过地面遥操作规划控制完成的,为了最大化巡视器每次规划的行驶距离,其采用大间距行进模式,每次行进通常在6-9米之间,使得相邻导航站点距离较大,所拍摄图像的尺度、旋转、平移上有较大的变化,图像重叠度较低且重叠区分辨率与形态差异很大,为站点间图像的自动匹配带来极大困难,进而影响相邻站点视觉定位的自动化进程。针对巡视器大间距行进视觉定位中的大尺度、旋转变化图像的匹配问题,本文从尺度空间差异性分析的角度分析了空间分辨率比例对匹配成功性的影响关系,提出并建立了图像像素空间分辨率（单个像素对应月面区域的尺寸）比对分析模型,给出了不同站点距离、成像距离和月面倾角条件下图像重叠与缩放的定量关系,并结合了嫦娥四号任务数据,对上述模型和分析的有效性进行验证,确立了上述方法对工程任务的指导意义。具体工作如下:首先从透视投影变换关系出发,考虑观测点月面法向等因素,推导单位像素变化对实际空间位置的影响,建立像素空间分辨率计算的通用模型;再对相邻站点成像关系进行分析,推导出通用的像素空间分辨率比对分析模型。然后推导了不同站点距离、成像距离和月面倾角等因素影响像素空间分...
【文章来源】：江西理工大学江西省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 选题来源
1.2 研究背景
1.3 国内外巡视器导航定位的研究历程
1.3.1 国外巡视器及其导航定位的研究历程
1.3.2 国内巡视器及其导航定位的研究历程
1.4 论文研究内容和结构安排
第二章 图像配准与视觉定位
2.1 引言
2.2 坐标系及坐标转换
2.2.1 相关坐标系的定义
2.2.2 坐标系转换和相机成像模型
2.3 最优图像的选择
2.4 图像匹配算法——ASIFT
2.4.1 图像预处理
2.4.2 图像二次采样
2.4.3 SIFT特征提取
2.4.4 SIFT匹配
2.5 同站左、右图像匹配算法
2.5.1 相关系数匹配
2.5.2 最小二乘匹配
2.6 前、后两站匹配点结果检查——前方交会算法
2.7 导航点当前位置计算——光束法平差算法
第三章 像素空间分辨率的建模与分析
3.1 引言
3.2 相机成像单位像素的空间分辨率建模
3.3 相邻站点图像像素的空间分辨率建模
3.4 相邻站点图像像素的空间分辨率比对分析
3.4.1 倾角固定的像素空间分辨率比对分析
3.4.2 倾角可变的像素空间分辨率比对分析
第四章 基于玉兔2号月面数据的实验分析
4.1 引言
4.2 自动匹配定位成功
4.2.1 月面水平状态
4.2.3 月面倾斜状态
4.3 自动匹配定位失败
4.3.1 空间分辨率比值过大
4.3.2 横纵压缩比差异过大
4.3.3 特征匹配点较为集中
4.3.4 采用同向拍摄的最中间图像
4.4 分析小结
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]月面巡视器基于深度学习的即时定位与建图[J]. 严超华,李斌,龚小谨. 载人航天. 2018(06)
[2]火星车绝对定位方法选择[J]. 彭松,贾阳,陈百超. 深空探测学报. 2016(02)
[3]相关系数和最小二乘影像匹配算法的实现与研究[J]. 曾凡永,顾爱辉,陈海峰,项皓东. 水利与建筑工程学报. 2015(06)
[4]基于监视相机单像量测的嫦娥三号巡视器与着陆器分离决策支持[J]. 赵强,刘召芹,万文辉,李巍,孙义威,邸凯昌,周建亮,席露华,铁伟涛. 遥感学报. 2014(05)
[5]基于降落图像匹配的嫦娥三号着陆点位置评估[J]. 万文辉,刘召芹,刘一良,刘斌,邸凯昌,周建亮,王保丰,刘传凯,王镓. 航天器工程. 2014(04)
[6]嫦娥三号巡视器的惯导与视觉组合定姿定位[J]. 刘传凯,王保丰,王镓,唐歌实,万文辉,卜彦龙. 飞行器测控学报. 2014(03)
[7]嫦娥三号“玉兔号”巡视器遥操作中的关键技术[J]. 吴伟仁,周建亮,王保丰,刘传凯. 中国科学:信息科学. 2014(04)
[8]基于LM法的光束法平差巡视器导航定位[J]. 马友青,贾永红,刘少创,贾阳. 东北大学学报(自然科学版). 2014(04)
[9]火星着陆自主导航方案研究进展[J]. 崔平远,高艾,于正湜. 深空探测学报. 2014(01)
[10]最小二乘影像匹配算法的实现与研究[J]. 周时伦. 信息通信. 2013(04)
博士论文
[1]嫦娥三号月面巡视探测器导航定位技术研究[D]. 马友青.武汉大学 2014
[2]同视域多帧视觉影像超分辨率重建技术研究[D]. 江涛.山东科技大学 2005
硕士论文
[1]融合车载传感数据的长距离相对定位[D]. 薛栋娥.江西理工大学 2019
[2]基于IMU/立体相机/里程仪的探测车的联邦滤波组合导航定位研究[D]. 李宇.南昌大学 2015
[3]基于SIFT算法的双目立体视觉定位研究[D]. 李耀云.太原理工大学 2013
[4]数码相机标定及相关技术的研究[D]. 刘金凤.重庆大学 2010
[5]立体视觉里程计关键技术与应用研究[D]. 彭勃.浙江大学 2008
本文编号：3201501
【文章来源】：江西理工大学江西省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 选题来源
1.2 研究背景
1.3 国内外巡视器导航定位的研究历程
1.3.1 国外巡视器及其导航定位的研究历程
1.3.2 国内巡视器及其导航定位的研究历程
1.4 论文研究内容和结构安排
第二章 图像配准与视觉定位
2.1 引言
2.2 坐标系及坐标转换
2.2.1 相关坐标系的定义
2.2.2 坐标系转换和相机成像模型
2.3 最优图像的选择
2.4 图像匹配算法——ASIFT
2.4.1 图像预处理
2.4.2 图像二次采样
2.4.3 SIFT特征提取
2.4.4 SIFT匹配
2.5 同站左、右图像匹配算法
2.5.1 相关系数匹配
2.5.2 最小二乘匹配
2.6 前、后两站匹配点结果检查——前方交会算法
2.7 导航点当前位置计算——光束法平差算法
第三章 像素空间分辨率的建模与分析
3.1 引言
3.2 相机成像单位像素的空间分辨率建模
3.3 相邻站点图像像素的空间分辨率建模
3.4 相邻站点图像像素的空间分辨率比对分析
3.4.1 倾角固定的像素空间分辨率比对分析
3.4.2 倾角可变的像素空间分辨率比对分析
第四章 基于玉兔2号月面数据的实验分析
4.1 引言
4.2 自动匹配定位成功
4.2.1 月面水平状态
4.2.3 月面倾斜状态
4.3 自动匹配定位失败
4.3.1 空间分辨率比值过大
4.3.2 横纵压缩比差异过大
4.3.3 特征匹配点较为集中
4.3.4 采用同向拍摄的最中间图像
4.4 分析小结
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]月面巡视器基于深度学习的即时定位与建图[J]. 严超华,李斌,龚小谨. 载人航天. 2018(06)
[2]火星车绝对定位方法选择[J]. 彭松,贾阳,陈百超. 深空探测学报. 2016(02)
[3]相关系数和最小二乘影像匹配算法的实现与研究[J]. 曾凡永,顾爱辉,陈海峰,项皓东. 水利与建筑工程学报. 2015(06)
[4]基于监视相机单像量测的嫦娥三号巡视器与着陆器分离决策支持[J]. 赵强,刘召芹,万文辉,李巍,孙义威,邸凯昌,周建亮,席露华,铁伟涛. 遥感学报. 2014(05)
[5]基于降落图像匹配的嫦娥三号着陆点位置评估[J]. 万文辉,刘召芹,刘一良,刘斌,邸凯昌,周建亮,王保丰,刘传凯,王镓. 航天器工程. 2014(04)
[6]嫦娥三号巡视器的惯导与视觉组合定姿定位[J]. 刘传凯,王保丰,王镓,唐歌实,万文辉,卜彦龙. 飞行器测控学报. 2014(03)
[7]嫦娥三号“玉兔号”巡视器遥操作中的关键技术[J]. 吴伟仁,周建亮,王保丰,刘传凯. 中国科学:信息科学. 2014(04)
[8]基于LM法的光束法平差巡视器导航定位[J]. 马友青,贾永红,刘少创,贾阳. 东北大学学报(自然科学版). 2014(04)
[9]火星着陆自主导航方案研究进展[J]. 崔平远,高艾,于正湜. 深空探测学报. 2014(01)
[10]最小二乘影像匹配算法的实现与研究[J]. 周时伦. 信息通信. 2013(04)
博士论文
[1]嫦娥三号月面巡视探测器导航定位技术研究[D]. 马友青.武汉大学 2014
[2]同视域多帧视觉影像超分辨率重建技术研究[D]. 江涛.山东科技大学 2005
硕士论文
[1]融合车载传感数据的长距离相对定位[D]. 薛栋娥.江西理工大学 2019
[2]基于IMU/立体相机/里程仪的探测车的联邦滤波组合导航定位研究[D]. 李宇.南昌大学 2015
[3]基于SIFT算法的双目立体视觉定位研究[D]. 李耀云.太原理工大学 2013
[4]数码相机标定及相关技术的研究[D]. 刘金凤.重庆大学 2010
[5]立体视觉里程计关键技术与应用研究[D]. 彭勃.浙江大学 2008
本文编号：3201501
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