面向载人探月的宽基线相机视觉定位方法研究与地面试验场验证

针对载人月球车速度较快,远距离测量精度要求更高的特点,研究利用宽基线双目相机提高其测量精度以支撑其自主导航定位能力。提出一种面向载人探月场景的宽基线双目相机视觉定位方法,基于宽基线成像特点优化特征点提取与匹配过程,通过特征点重投影误差与深度距离阈值设定保留更多远距离物方点参与位姿计算和优化,提升位姿估计的精度。基于所搭建的宽基线立体相机开展了不同基线条件下的视觉定位实验数据采集与实验。与经典的ORB⁃SLAM2算法进行比较,实验结果表明:所提出的算法针对于宽基线实验数据能够取得更优的定位结果,终点的相对位置偏差指标不超过3.1%。初步验证了宽基线导航相机架构在类地外天体场景下的可行性。

探月光学

介绍了我国首次绕月探测嫦娥一号卫星的主载荷CCD立体相机与干涉成像光谱仪的原理、设计思想、技术措施与特色、设计结果以及在轨图像质量评估与检测.CCD立体相机采用一个广角物镜加一块面阵CCD的独特技术方案,从而使立体相机具有结构紧凑、小型轻量、配准精度高、航天环境适应性强等优点.4种曝光时间与4种电子学增益共16组合,可以实现同轨不同纬度的曝光量调整.干涉成像光谱仪采用了大比尺缩小的图像传递、2×2像元合并、矩形孔径光阑、2种曝光时间与3种电子学增益共6种组合的在轨曝光量调整等技术措施.在轨运行表明,各项技术措施有效,达到了预期目标.

火星探测出舱机构的识别定位与坡度测量

为实现火星探测两器分离过程中出舱机构的坡度测量,提出一种基于立体视觉技术的出舱机构识别定位与坡度测量方法。首先,采用特征匹配的方法对场景中的出舱机构进行识别定位。针对巡视器导航相机成像视角变化以及出舱机构倾角变化导致图像产生几何形变,火星表面光照因素的影响以及巡视器硬件的计算能力,并结合出舱机构自身特点,提出一种区域特征与Blob特征相融合的识别定位方法。采用加速鲁棒性特征(SURF)算法检测图像中的局部不变特征,并用最大稳定极值区域(MSER)算法检测图像最稳定极值区域,两种特征相融合之后构造SURF描述算子并进行特征匹配。同时,采用M估计抽样一致性(MSAC)算法计算对应点变换矩阵,实现出舱机构在场景中的初步定位。然后,通过对出舱机构上人工标志的精确定位以及三维重建,并采用主成分分析法进行平面拟合,实现出舱机构的坡度测量。试验结果表明,该方法对成像视角变化以及光照变化具有鲁棒性,提取的有效特征数以及计算时间均优于尺度不变特征变换(SIFT)算法,基本满足火星探测中出舱机构坡度测量要求。

基于“四化”的地质资源立体探测虚拟仿真实验教学体系构建

以"虚实结合、能实不虚、以虚助实、与时俱进 "为建设原则的吉林大学地质资源立体探测虚拟仿真实验教学中心,坚持"野外现场室内微型化、物理定理定律透明化、数值计算过程动态化、虚拟实验过程网络化"的"四化"建设目标,努力为国家虚拟仿真实验项目的建设与发展搭建优良的平台,为激发教师教学的灵动性与可操作性提供载体,为学生创新与创业能力的提高提供方向性的指引。

典型复杂断块油田的勘探历程及启示

油气勘探是一个逐渐认识、不断深化的过程。本文介绍的留楚地区是一个典型的复杂小断块含油区 ,其勘探历程充分说明选准方向 ,坚持勘探是最终取得成功的根本 ;深入认识油气富集规律 ,综合评价 ,整体部署是优质高效勘探的关键 ;及时部署三维地震 ,精确落实圈闭是取得成功的前提 ;科学组织是提高勘探效益的重要保证。

安阳殷墟博物苑虚拟重建三维系统

使用多媒体、虚拟网络技术对安阳殷墟博物苑及其出土文物、雕塑进行了三维重建,所搭建的系统可用于数字考古以及虚拟探游的三维实现。应用技术主要有大规模场景以及精细物体的三维建模技术,包括基于手工测绘数据、基于三维扫描仪以及基于立体像对的建模技术;虚拟探游技术,包括虚拟人技术以及虚拟动画技术;虚拟多媒体技术,包括虚拟音、视频技术以及虚拟信息自动触发技术。通过网络,用户即可实时对殷墟博物苑进行全方位、360°全视角的三维虚拟探游。

基于嫦娥一号探月数据虚拟月球立体显示系统

提出一项利用真实月球探测数据来准确构建月球立体虚拟显示系统的技术,在双通道立体环幕投影系统上实现。利用嫦娥一号探月卫星的探月数据,采用多边形细分算法、自动拼接图像算法、渐进网格简化算法等多个关键技术构造具有真实立体感的3D月球模型,在VRP虚拟现实平台上进一步实现立体月球虚拟仿真系统,实现在月球表面的实时虚拟自动或交互漫游,戴上立体眼镜观察月球模型,使人具有身临其境的效果。该系统得到了精度更高的月球模型数据,解决了海量采集数据与实时显示的矛盾。通过该项技术可进一步了解月球表面的真实结构,为月球的科学研究提供基础,可应用于月球环境研究、虚拟漫游、月球科普宣传与展示以及其它月球虚拟现实相关的领域,具有广泛的市场前景。

“嫦娥二号”卫星CCD立体相机的关键技术

文章介绍了中国两次绕月探测中CCD立体相机所采用的技术与创新,并与国际同类相机所获取的图像进行了比较;在此基础上详细介绍了"嫦娥二号"(CE-2)卫星CCD立体相机的综合创新集成技术——"单镜头两视角同轨立体成像、时间延迟积分图像传感器(TDICCD)推扫、速高比补偿",并从工程目标与科学目标出发进行探测灵敏度及成像动态范围的需求分析;根据需求分析确定了总体技术方案,包括光、机、电的优化设计以及对月探测中首次采用TDICCD的技术困难与对策;特别讨论了速高比补偿的方案及实施途径,并进行了在轨试验验证。文章最后分别给出了虹湾地区成像分辨率为1.3m以及全月面分辨率为7m的代表性图像,图像清晰、层次丰富,显示出中国在对月立体成像技术上取得了显著进步。

面向星球探测的岩石三维表面评估技术

针对星球探测任务中的岩石采样问题,利用双目立体视觉装置采集不同岩石图像,采用立体视觉算法获得岩石表面的三维点云数据。以三角剖分后生成的三角片法向量夹角为基本元素,提出基于C均值聚类的岩石表面评估算法,对岩石平整三维表面进行评估计算,并用不同颜色加以区分。仿真结果证明了该算法的有效性。

充电激发极化法在金属矿上的应用

充电激发极化法是矿山物探的一种主要方法,其兼有充电法与激发极化法的特点,可利用已有的工程,最大限度地了解地下三度空间地球物理场的分布情况,解决地质问题。概述了其理论基础和方法技术,并列举了该方法在多个金属矿上的应用实例。

高职院校“立体裁剪”课程模块化教学改革与实践

"立体裁剪"课程是高职院校服装设计类专业一门重要的必修课。为了教授好该门课程,可以对该课程进行"模块化教学"。结合"立体裁剪"课程的教育目标及教学设计,本文提出了对该课程进行模块化教学的改革思路与实践探索。

风光混合驱动长航程无人海空立体探测船研发

针对现有无人海洋探测船续航时间短,在复杂海洋环境干扰下易发生传感器失效导致感知能力受限等问题,研发了一种风能太阳能混合驱动的长航程无人海空立体探测船.开发了升降式的导管型高效低风速风力机和可展式的太阳能光伏发电系统,利用风能和太阳能实现了混合能源动力供给,克服了单一能源供电的不稳定性,有效保证无人探测船的续航能力;开发了可自主起降的艇载系留无人机系统,结合船载和机载传感器信息融合技术,大幅提升了无人船对周围环境的感知能力,具有了海空立体探测功能.该无人探测船可根据任务场景搭载不同负载设备执行指定任务.

一种融合深度信息的火星局部地表图像立体匹配方法

针对火星局部地表形貌原始自然、色彩单一和纹理相似度高难以实现双目精确定位的问题,提出一种融合深度信息的火星局部地表图像立体匹配方法.利用空间金字塔特征提取模块聚合不同尺度和位置的上下文信息,然后通过分层立体匹配架构构建多尺度的匹配代价卷,用条件代价卷归一化代替批量归一化层,在立体匹配网络的代价正则化阶段以深度信息为条件调制匹配代价卷特征,从而降低计算量,提升推理速度,并生成高精度的视差图.最终利用感兴趣目标的视差值并结合相机的基线参数,得到目标点在指定坐标系下的三维坐标从而实现定位任务.在火星模拟场数据集上的视差图达到了三像素误差小于0.017%,通过与GCNet+CCVNorm等方法的结果进行比较,表明所提出方法在火星局部地表下的优势.

青海省肯德可克矿区地球物理勘查方法的应用

在肯德可克矿区中,利用地球物理的自电、激电物探进行勘查,推断异常为含Co、Au、Bi、Cu等金属元素的矿致异常。应用井中立体物探勘查,取得了明显的找矿效果。

深空探测巡视器视觉导航定位方法研究与地面试验场验证

地外天体表面巡视器就位探测是深空探测研究的重要手段,其自主导航定位能力是任务开展的重要前提。本文主要对视觉导航方法中的视觉同时定位与地图构建(SLAM)方案开展应用研究。介绍了当下经典的视觉SLAM框架,并以具有代表性的ORB-SLAM3算法为例开展研究;分别利用公开数据集、深空探测地面模拟场数据进行试验验证,探索视觉导航定位算法在深空探测场景下的有效性。本文研究为我国后续开展长距离连续巡视任务提供参考。

小窑区呆滞煤量综合探查技术的研究与应用

以云岗矿在小窑区回收煤炭资源且二次开拓呆滞煤量为研究背景,采用全覆盖立体式网络综合探查技术,对井下实际地质情况进行勘探。通过在云冈矿311盘区西部三个工作面试验成功,证明全覆盖立体式网络综合探查技术在小窑区开拓呆滞煤量这种先进技术是安全、科学、可行的,对类似条件下云冈矿410盘区西部小窑边区安全生产有一定的借鉴和推广价值。

太阳立体探测任务设想

太阳空间探测在太阳物理前沿科学问题研究和空间天气预报应用研究方面具有重要的意义.人类在60余年的太阳空间探测活动中,取得了一系列重要成果,但仍存在诸多根本性重大问题有待解决.太阳立体探测可以克服单视角观测的局限,获取全方位、多要素的物理数据,促进解决太阳物理中的重大科学问题.本文介绍了太阳内部结构和磁场起源、太阳活动机理研究、太阳活动的全日球空间天气效应和空间天气预报模式研究4个科学目标,太阳立体探测任务空间布局、系统组成和探测器总体设计,以及太阳立体探测任务的有效载荷配置和主要技术指标.