月球车视觉系统方案研究

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1、哈尔滨「业人学工学硕卜学位论文摘要在应用卫星、载人航天和深空探测这三大航天领域中，我国在应用卫星领域己经取得了初步的成果，即将实现载人航天，下一步将要开展以月球为主的深空探测研究。在利用环月卫星对月球进行初步的探测之后，将需要使探测器在月球表面软着陆，并山月球车执行较大范围的详细探测任务，为载人登月和建立月球基地做好准备。作为各类探测仪器的平台，月球车安全的漫游是实现一切后续探测任务的基础，而视觉系统提供的足够准确的地形信息又是月球车安全漫游的关键。作为室外移动机器人的一个特例，月球车的视觉技术同样来源于通用

2、视觉，但又具有自身的特点，如对可靠性要求极高，希望系统的总质量、能耗等尽可能小，希望视觉处理速度尽可能快等。基于上述分析，本文选择被动的双目立体视觉作为视觉系统的主要工作模式，并以三个CCD摄像机和一台激光测距仪的配置来确保整个系统的可靠性，给出了一个完整的月球车立体视觉系统的实现方案。在硬件配置方面，从视觉系统的有效视场、图像处理速度和精度等性能指标出发，在理论上分析了CCD摄像机配置参数如下倾角、基线长度、视场等设计时应考虑的问题，可供实际系统设计时参考。在软件实现方面，选择Tsai的两步法来标定摄像机，

3、讨论了在具体标定过程中可用于提高标定精度的措施;利用基于特征约束的区域匹配方法来确保匹配的准确性和快速性。在立体匹配中，利用多尺度小波变换在实现边缘提取的同时实现降噪，通过多特征匹配、双向匹配、选取图像子集、部分二次采样等手段进一步改善视觉系统的总体性能，讨论了利用专用硬件来加快视觉处理的可能性。最后根据前面的分析给出了一种具体的实验方案。关键词月球车立体视觉摄像机标定立体匹配哈尔滨工业人学工学硕学位论文Abstractinthethreemainfieldsofspaceflightofapplicatio

4、nsatellite,mannedspaceflightanddeepspaceexploration,Chinahasachievedelementarysuccessinthedomainofapplicationsatellite,andwillrealizemannedspaceflightinthenearfuture,andwillcarryoutdeepspaceexplorationcenteringonthemooninthenextstep.Afterelementarystudywith

5、lunarorbitsatellite,itisnecessarytolandexplorationdevicesonthemoonandcarryoutdetailedexplorationwithlunarroverinaratherlargearea.Theseworkwilllaythefoundationforlandingmanonthemoonandestablishinglunarbase.Lunarroveristheplatformofmanyscientificinstrumentsan

6、ditssaferoamingisthebasisforsubsequentexploration,whilethesufficientpreciseterraininformationprovidedbythevisionsystemisindispensableforlunarrover'ssaferoamingAsaparticularcaseofoutdoormobilerobot,lunarroverderivesitvisiontechnologyfromgeneralvisionstudy.At

7、thesametimeitsspecialworkingconditionrequiresthevisionsystemtopossesssuchtraitsasratherhighreliability,smallmassandpowerconsumption,highprocessingspeedandsoon.Basedonabovefeatures,thispaperselectspassivebinocularstereovisionasthemainworkingmodeoflunarrover'

8、svisionsystem,employsthreeCCDcamerasandonelaserrangefindertoensurethesystem'sreliability,andadvancesarealizationschemeoflunarrover'sstereovisionsystem.Intheaspectofhardwareconfiguration,basedontheconsi