行星无人探测车视觉系统算法的研究

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1、学校代号：10532学号：S07093042密级：湖南大学硕士学位论文17‘00j6行星无人探测车视觉系统算法的研究学位申请人姓名：向永嘉导师名称及职称：黎福海教授培养单位：电气与信息工程学院专业名称：电子科学与技术论文提交日期：2010年4月20同论文答辩日期：2010年5月14日答辩委员会主席：刘宏立教授TheResearchonAlgorithmofUnmannedPlanetRoverVisionSystemXIANGYon西iaB．E．(HunanUniversity)2007Athesissubmittedinpartialsatis

2、factionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringlnElectronicScienceandTechnologyintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProlessorLIFuhaiApril，2010湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，已在

3、文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：彦云善，日期：Z卅D年，月≥D日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于l、保密口，在——年解密后适用本授权书。2、不保密团。(请在以上相应方框内打“4’’)_'作者签名：V曰导师签名*乏邛澎日期：切D年岁月Ⅶ日日期：沙to

4、年期加日行星表面无入探测车视觉系统算法的研究摘要随着人类探索太空的步伐进一步加大，人们开始寻求一种地外行星探测的解决方案。然而地外行星充满了未知的危险因素，同时漫长的星际航行也是目前没有解决的难题，因此无人行星表面探测器成为目前行星探测计划的先锋队。无人车无需生命维持，适应性强，能够完成大部分人类需要进行的探索活动。相比将人类直接送到行星表面进行探索具有成本低，风险小等优势。本文介绍了行星无人探测车的相关发展背景，以及行星无人探测车导航系统的一般组成和发展历程，对行星车视觉系统的主要功能进行了讨论。文章从视觉系统的总体架构开始，定义了视觉系统的基

5、本元素，并明确了视觉系统算法的具体任务和核心内容。本文着重围绕立体视觉技术和位移检测技术两个方面进行了研究。立体视觉的基本原理是三角测量，因此准确的相机几何模型和匹配算法是实现立体视觉技术的关键点。本文分析了相机标定的基本原理，介绍和研究了一种有效的相机标定方法——张氏标定法。通过应用张氏标定法，得到了良好的相机标定和校正效果。本文详细的分析了现有的匹配方法，并提出了一种匹配算法，此算法包含以下三个主要步骤：首先在匹配前对双目图像进行DOG(DifferentialofGaussian)预处理，然后使用SAD(SumofAbsoluteDiffe

6、rence)计算匹配开销，再在匹配后对匹配的结果进行筛选和滤波。研究了一种基于匹配结果的三维重建方法。对匹配和三维重建的结果进行了算法验证，效果良好。本文还研究了基于图像特征识别技术的位移检测，深入研究了SIFT(ScaleInvariantFeatureTransform)的相关理论，对SIFT算法进行了优化。提出了一种结合地标特征点提取和三维重建技术的位移检测方法。通过识别场景中的地标，根据地标空间坐标系的变换关系来确定车辆的位移，通过实验证明本方法能够得到满足要求的测量准确度。通过对以上两个部分算法的研究，本文给出了行星车视觉系统算法的解决

7、方案，对行星车视觉导航系统的研究具有重要意义。关键词：无人探测器；立体视觉；尺度不变特征变换；自主导航ll(SumofAbsoluteDifference)forcalculationoflocalcorrespondencecosts；andafteralldisparityisrefinedbysomemethods．Thetheoriesofthreedimensionreconstructionaregivensubsequently．Theresultsofcorrespondenceandreconstructionareillust

8、rated．Thisthesisalsointroduceallapproachofmotionestimationbasedonfea