基于图像增强的月面特征提取与匹配方法

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1、第27卷第5期计算机仿真2010年5月文章编号：1006-9348(2010)05—0027—04基于图像增强的月面特征提取与匹配方法刘佳璐(北京控制工程研究所空间智能控制技术国家重点实验室，北京100190)摘要：针对月面巡视探测器自主导航中的障碍识别问题，为了采集清晰有效的图形，使用一种基于图像增强的方法结合尺度不变的特征点提取和匹配新的算法来识别障碍物。使用图像增强方法预处理图像，用多尺度特征极值点检测的SIFI"方法，提取特征，进行左右双目图像的特征匹配。与传统视觉算法相比，可以解决仿真试验场较差的光源环境，并提

2、高对不同光照环境图像的特征提取和匹配的鲁棒性。在仿真试验场的双目视觉图像匹配中，仿真实验取得较好的效果。关键词：图像增强；特征提取；特征匹配．中图分类号：TP391文献标识码：BFeatureExtractingandMatchingAlgorithmforLunarImageBasedonImageEnhencementLIUJia—lu(NationalLaboratoryofSpaceIntelligentCon~ol，BeijingInstituteofControlEngineering，Beijing1001

3、90，China)ABSTRACT：Presentinganewfeaturepointsextractingandmatchingalgorithmbasedonimageenhancementfortheobstaclerecognitioninnavigatingsystemsoflunarrover．WeenhancedoriginalsimulativelunarimageatfirstandthenusedScaleInvariantFeatureTransform(SIFT)togetthefeaturef

4、ormatching．ThismethodCansolvetheweaklightingconditionofsimulativeexperimentalenviormentandimprovethestabilityforlightnessinvariantofenvironmentanddetectionaccuracyinthelatermatchingphasecomparedwitIltraditionalmethods．Weusethisalgorithminsimu—lativeenvironmentexp

5、erimentsandhaveobtainedgoodresult．KEYWORDS：Imageenhancement；Featureextracting；Featurematching1引言一个较为安全的路径，进而能进行自主导航和避障。一个完本文研究背景为月面巡视探测器(月球车)控制与导航整的双目立体视觉系统包括图像采集，图像标定，特征提取，分系统中的视觉部分。导航与控制子系统是控制月球车的特征匹配，三维信息恢复和后期处理六个主要组成部分。其分系统，要作的视觉导航部分是这个分系统获取月面地形，中特征的提取和匹配是视觉导

6、航技术中的一个重要步骤；也地貌环境等外界信息重要的手段。视觉导航系统能否采集是计算机视觉研究领域中的一个重要问题。月面巡视探测器的视觉系统由于条件的限制只能在仿到清晰有效的图像以及做出正确的图像分析与理解，直接影真试验场采集并处理月面仿真环境图像。月面真实环境因响到后面的遥操作或自主导航及避障的路径规划。为没有大气的影响，导致图像的高对比度，以及带来的较高在车辆的视觉导航系统中，通常包括图像的采集系统和的照度，实际采集图像的反差比较大。仿真试验场的图像对视觉处理系统两大部分，其中前者通常包括CCD相机采集比度较低，图像细

7、节缺失严重，一方面不利于后期的特征提数字图像，采集系统又分单目图像的采集和双目图像的采取和匹配工作，另一方面也与真实环境差异巨大。集。近些年来，随着信息技术的发展，普遍在视觉导航中使为此首先对采集到的图像进行增强的预处理，然后使用用双目立体视觉采集和处理图像⋯。如美国的索杰纳，火星尺度不变(SIFI")方法特征提取和匹配工作。尺度不变的特探测车(MER)的“勇气号”，“机遇号”等。在双目立体视觉征提取方法具有对旋转、尺度缩放、亮度变化保持不变性，对中，模仿人眼的视差原理，进行两幅图像中相同部分特征视角变化、仿射变换、噪声

8、也保持一定程度的稳定性以及信的对应匹配，根据视差的原理获得三维信息，得出一个相对息量丰富，适用于在海量特征数据库中进行快速、准确的匹观测者的一个视差图，有效判断目标的距离，并且以此规划配。特征之间相互区分的能力强，有利于匹配等优点，非常适合今后的试验中。收稿日期：2009—03—13修回日期：2009—04—06一2