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基于结构化特征匹配的月面三维重建

作　者: 史海龙
导　师: 贺汉根
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 月面巡视探测器 月球车 全局定位 立体视觉 地图匹配 特征匹配 三维重建
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 215次
引　用: 2次
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内容摘要


定位技术是月面巡视探测器(简称月球车)导航与控制的一项关键技术。基于全局地图与局部地图匹配实现定位,将对解决月球车全局定位问题具有重要意义,其中一个关键问题是如何利用月面航拍图像和月球车车载摄像机拍摄的图像建立月面数字地图。本文面向基于地图匹配的月球车全局定位问题,研究了月面三维地图重建的相关技术。本文提出了一个基于参数化轮廓结构特征匹配的月面三维重建方法,该方法基于计算机视觉技术,从月面立体图像中提取特征物的轮廓特征,通过参数化轮廓特征匹配恢复特征物的三维信息,从而建立三维月面地图。本文以陨石坑为对象,重点研究了以下内容:轮廓特征提取、结构化特征识别、结构化参数恢复、参数化轮廓结构特征匹配。本文提出了一种基于聚类和线性判别相结合的区域特征提取方法,利用数学形态学方法对噪声进行了处理,试验结果表明该方法能有效提取陨石坑的轮廓特征;本文利用陨石坑的成像特性,提出了一种基于特征关系的目标识别方法,利用参数化曲线对轮廓特征进行了拟合,最后基于立体视觉原理实现了结构化特征三维信息的恢复。试验结果表明该方法有效地恢复了陨石坑的三维信息;本文提出了一种分层的结构化特征匹配方法,利用该方法实现了月面航拍地图和局部地图之间的匹配,试验结果表明了该方法的有效性。本文以Apollo15登月计划中所拍摄的月面图像作为参考数据,以原型法作为开发方法,实现了本文相关算法,试验结果表明了本文提出的基于参数化轮廓结构特征匹配的月面三维重建方法的有效性。

全文目录


摘要  7-8
Abstract  8-9
第一章 绪论  9-19
  1.1 课题研究背景  9-10
  1.2 国内外视觉定位算法研究现状  10-13
  1.3 基于计算机视觉的全局定位  13-17
    1.3.1 定义  13-14
    1.3.2 基于地图匹配的全局定位  14-15
    1.3.3 基于结构化特征的地图匹配与三维重建  15-17
    1.3.4 数据来源  17
  1.4 论文的主要研究工作  17-18
  1.5 论文的结构  18-19
第二章 特征提取  19-34
  2.1 引言  19-20
  2.2 特征提取  20-28
    2.2.1 边界法分割  20-22
    2.2.2 区域法特征提取  22-28
    2.2.3 特征提取方法  28
  2.3 噪声处理  28-31
    2.3.1 噪声来源  28-29
    2.3.2 噪声处理  29-31
  2.4 试验结果  31-33
  2.5 小结  33-34
第三章 目标识别与轮廓拟合  34-46
  3.1 引言  34
  3.2 目标识别  34-38
    3.2.1 目标识别算法的选择  34-35
    3.2.2 陨石坑识别  35-38
  3.3 轮廓拟合  38-43
    3.3.1 拟合方法的选择  39-40
    3.3.2 曲线计算  40-42
    3.3.3 拟合  42-43
  3.4 试验结果  43-45
  3.5 小结  45-46
第四章 立体重建与立体匹配  46-58
  4.1 引言  46
  4.2 立体重建  46-50
    4.2.1 立体重建基本原理  46-47
    4.2.2 数字照片与立体重建的对应关系  47-49
    4.2.3 立体重建  49-50
  4.3 立体匹配  50-55
    4.3.1 方法选择  50-53
    4.3.2 基于关系的匹配  53-55
  4.4 试验结果  55-57
    4.4.1 立体重建  55-56
    4.4.2 航拍图像与月球车图像匹配  56-57
  4.5 小结  57-58
第五章 实现  58-63
  5.1 引言  58
  5.2 算法实现  58-59
    5.2.1 语言和库的选择  58-59
    5.2.2 Luna 发布  59
  5.3 实现  59-61
    5.3.1 初始化  60-61
    5.3.2 针对矩阵的运算  61
  5.4 小结  61-63
第六章 结论  63-65
  6.1 论文工作总结  63
  6.2 对进一步研究工作的展望  63-65
致谢  65-66
参考文献  66-71

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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