局部地形约束的月球LROC窄角相机影像与LOLA激光数据平差配准方法

月球轨道器影像和激光测高数据是月球形貌测绘两大主要数据源。由于仪器安置误差以及姿态轨道测量误差,两类数据存在几何不一致性,需要进行配准,而激光测高点稀疏难以提取数据配准需要的同名特征。针对此问题,本文提出一种局部地形约束的光学立体影像和激光测高数据平差配准方法,通过激光数据提供的局部地形约束实现两类数据的配准,并利用月球勘测轨道器(LRO)的窄角相机(NACs)影像和激光测高数据(LOLA)进行实验验证。结果表明,激光局部地形约束平差后,不仅能够提升立体影像本身地形的相对精度,也可提升影像地形和激光地形之间的几何一致性,验证了本文方法的有效性。

基于LRO NAC影像的嫦娥三号着陆点高精度定位与精度验证

嫦娥三号(CE-3)着陆器的高精度定位具有重要的工程意义和科学应用价值.本文研究基于美国月球侦察轨道器(lunar reconnaissance orbiter,LRO)窄角相机(narrow angle camera,NAC)高分辨率月球遥感影像进行CE-3着陆点高精度定位的方法,并利用月面绝对控制点进行精度验证.收集历年来CE-3号着陆区和月球表面棱镜点的LRO NAC数据,利用精化后的轨道、姿态及相机参数等数据建立LRO NAC的严密成像几何模型,通过严密成像几何模型的初始点位预测、人工量测和高精度匹配等方式,获取影像上着陆点和月面激光测距反射棱镜点的影像坐标.用DEM辅助单像测图方法分别对CE-3着陆点和各棱镜标志点进行定位解算,将棱镜点的定位结果与地面观测的高精度定位值对比进行精度评价.利用本文方法,得到CE-3着陆点定位坐标为北纬44.1219?,西经19.5113?.

利用光照模型的月球勘测轨道器窄角相机南极地区影像快速预筛选方法

针对月球南极地区光照条件复杂、轨道器影像中多阴影、覆盖感兴趣区域(range of interest,RoI)的有效影像筛选困难的问题,提出了一种利用光照模型的月球勘测轨道器(lunar reconnaissance orbiter,LRO)窄角相机(narrow-angle camera,NAC)南极地区影像快速预筛选方法。使用月球南极地区的光照模型计算出LRO NAC影像拍摄时刻下RoI内的入射光照条件,进而通过约束RoI内被影像覆盖并且有光照的总面积,实现无需下载影像数据的LRO NAC影像快速预筛选。对于3个16 km×16 km的RoI,在该文实验环境下,平均处理一幅影像仅需0.005 s,约66.2%的LRO NAC影像被筛除,相比不考虑光照条件的传统预筛选方法多筛除19.6%的影像,证明了该方法的有效性。使用101幅LRO NAC影像对筛选准确率进行检验,仅出现两次错检,没有漏检,检验和筛选的准确率在98%左右,证明了该方法的可靠性。

基于多源影像的探测器月面着陆点定位与精度验证

探测器月面着陆点高精度定位是探测器着陆的重要技术环节,也是地外天体探测器开展各项工作的重要前提.本文基于多源图像数据,利用图像特征匹配和多重覆盖影像定位技术,设计了探测器月面着陆点高精度定位方法,并使用嫦娥三号任务相关影像进行了定位实验与精度验证.在高精度图像匹配和几何变换的基础上,降落相机序列影像间的匹配精度达到子像素,LRO NAC影像与中分辨率降落图像的匹配精度优于1pixel,最终解算的嫦娥三号探测器着陆点坐标为(44.1196°N,19.5148°W).本文方法综合利用了多源图像数据,不完全依靠着陆区DOM底图的制图精度,是对影像与DOM底图配准定位结果的进一步精化,在未来的月球着陆探测任务中具有应用价值.