降落影像和导航影像的巡视探测器定位方法

针对现有巡视器导航定位方法依赖初值及算法较为复杂的问题,结合降落影像和导航影像,提出一种基于DLT的巡视器快速定位方法:首先采用ASIFT方法与人工辅助2种手段提取影像中至少6对以上的匹配控制点,然后计算降落影像中控制点在着陆器本体坐标系下的平面坐标,并从已有着陆区高分辨率DEM中获取其高程,结合该点在导航影像中的像点坐标代入DLT方程,通过迭代计算完成相机位置的计算,最终通过转换得到巡视器位置,完成巡视器定位过程。实验结果表明提出的方法是可行和有效的:连接点分布较好的情况下,该方法具有较高的定位精度;成像光照条件变化较大且纹理信息匮乏时,定位结果的精度降低。

利用降落影像序列实现嫦娥三号系统着陆点高精度定位

准确确定嫦娥三号着陆器的着陆点是圆满完成嫦娥三号任务的一个重要标志,也是着陆器和巡视探测器开展后续科学探测任务的重要基础.本文通过对嫦娥三号着陆器降落相机获取的降落影像与嫦娥二号获取的着陆区高分辨率DOM影像进行联合处理,利用SIFT特征匹配、图像单应变换和立体视觉测量等技术,实现了嫦娥三号着陆器着陆点的高精度定位,该定位结果为遥操作系统对巡视探测器实施高效可靠的任务规划和指导科学目标探测提供了重要支持.

一种改进的降落影像序列特征匹配方法

针对传统SIFT匹配方法用于嫦娥三号降落影像匹配效率低的问题,提出了一种改进的降落影像序列特征匹配方法。重构了着陆器垂直降落阶段拍摄过程的几何模型,并得到了不同降落影像中的同名匹配点之间的几何约束关系,然后通过SIFT方法进行影像中极值点的提取和特征描述,最终将几何模型约束用于极值点的匹配点搜索过程中,优化了匹配过程。采用嫦娥三号着陆器真实降落影像进行了试验,结果表明,改进方法能够取得较为稳定的匹配结果,且平均可以减少约为18%的匹配耗时,研究结果对后续深空探测任务的开展具有重要的参考价值。

基于降落序列影像的嫦娥三号着陆轨迹恢复

针对传统方法进行着陆器降落轨迹恢复的精度较低或者算法过于复杂的问题,提出一种基于降落序列影像的着陆器轨迹恢复方法:首先采用SIFT方法进行序列影像间特征点的提取与匹配,然后利用得到的匹配点进行影像间的相对定向,最后结合降落相机和影像的相关参数等得到最终的着陆轨迹。采用嫦娥三号真实影像抽稀后开展了实验,结果表明该方法的实现过程简单且轨迹恢复结果与探月工程预期设计目标基本一致,证明提出的方法能够有效完成着陆器轨迹的恢复。

一种适合降落序列影像的快速匹配方法

针对嫦娥三号降落序列影像特征匹配耗时较多的问题,提出了一种适合降落影像的快速匹配方法。首先对待匹配的降落影像进行尺度变换,将二者进行统一,然后采用9×9大小的窗口进行基于Moravec方法的特征点提取。其次,基于降落过程几何模型约束,以相关系数为匹配测度,实现降落影像间的匹配。采用真实嫦娥三号降落影像开展了匹配实验。实验结果表明,特征点窗口大小为9×9,相关系数阈值为0.90时,提出匹配方法的性能最佳;此外,与经典SIFT匹配相比,提出的方法可以平均减少59%左右的匹配耗时,且误匹配率更小。研究成果对我国后续深空探测任务中降落影像的匹配工作具有重要的参考价值。

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.

基于降落相机图像的嫦娥三号着陆轨迹恢复

嫦娥三号降落相机在探测器实施软着陆的过程中获取了大量序列月面图像,这些图像不仅为公众提供了可视化的着陆过程,而且为着陆器在卫星遥感影像上的高精度定位提供了数据基础。在分析这些序列图像成像几何特性的基础上,提出一种利用降落序列图像进行嫦娥三号着陆器轨迹及姿态恢复的方法。首先通过序列影像进行自由网平差,建立各降落影像及月面的相对位置和姿态关系;然后通过量测卫星遥感影像及降落影像上月面标志物的尺寸,求解出建立的相对模型的尺度,从而恢复出序列降落影像在着陆过程中的带尺寸的位置和姿态;最后通过降落影像的密集匹配,完成着陆区域月表3维模型的重建。本文充分挖掘了降落相机的应用潜力,为嫦娥三号着陆任务中后续科学探测工作提供了高精度的数据支持。

基于视觉的嫦娥四号探测器着陆点定位

我国于2018年12月8日发射嫦娥四号月球探测器,实施世界上首次月球背面软着陆和巡视探测.探测器着陆点的快速高精度定位是其中的一个重要技术环节,也是着陆器和巡视器开展月面探测工作的重要前提.本文基于高精度图像匹配和几何变换方法,结合实际工程任务需求,首先利用探测器动力下降期间的近实时高压缩比降落序列影像完成了着陆点的快速初始定位;其次利用回放的低压缩比降落影像对该位置进行了精化,最终解算的嫦娥四号探测器着陆点位置为(177.5884°E, 45.4565°S).该定位方法及结果被成功应用于实际工程任务中,为嫦娥四号任务着陆区的地形分析及后续遥操作的任务规划提供了重要支持.

多源数据的嫦娥四号着陆点定位

嫦娥四号着陆点的精确定位对于工程任务安全高效实施至关重要。本文基于嫦娥二号正射影像、LROC NAC正射影像、嫦娥四号降落相机影像、嫦娥四号监视相机影像等多源数据,利用影像特征匹配定位和单像视觉测量定位技术,确定了嫦娥四号着陆点的精确位置为(177.588°E,45.457°S)。本研究结果对综合利用多源数据深入开展着陆区科学研究具有重要意义。