利用巡視器探測月球表面是各航天大國開展月球探測的主流手段。月面巡視器作為月面專用移動機器人,其具備出眾的運動性能,并攜帶若干有效載荷,能夠完成月巖探測、月壤采樣等多種科學(xué)實驗。在月面巡視器開展探測任務(wù)的過程中,感知月面未知環(huán)境是進行后續(xù)任務(wù)的基礎(chǔ)。在已知月面環(huán)境的基礎(chǔ)上,探測點的選取以及月面巡視器的路徑規(guī)劃是影響探測任務(wù)成敗的關(guān)鍵。本文基于航天五院項目“月壤表取采樣封裝智能策略分析軟件研制”的課題背景,以月面巡視器為研究對象,對月面巡視器進行探測任務(wù)過程中的月面三維場景重建技術(shù)、探測點選取策略以及月面巡視器路徑規(guī)劃方法開展研究。主要研究工作如下:首先,基于立體視覺技術(shù)開展了月面三維場景重建方法研究。通過雙目相機的三角測距原理建立了立體視覺模型。為了得到左右圖像的視差圖,對圖形預(yù)處理方法以及立體匹配方法進行了分析,確定了以直方圖均衡化和雙邊濾波的方式對圖像進行了預(yù)處理,并采用了基于區(qū)域的立體匹配方法,通過MRF框架得到了稠密的視差圖。在得到月面三維點云之后,為了重構(gòu)出月面三維模型,提出了基于KD樹的Delaunay三角化快速建模方法,有效提高了月面三維場景的重構(gòu)效率。其次,面向月面巡視器... 

【文章來源】：北京郵電大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 相關(guān)技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.2.1 巡視器國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 基于立體視覺的三維場景重構(gòu)方法研究現(xiàn)狀
        1.2.3 探測點選取研究現(xiàn)狀
        1.2.4 路徑規(guī)劃研究現(xiàn)狀
    1.3 本文研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排
第二章 基于立體視覺的月面三維場景重構(gòu)方法研究
    2.1 引言
    2.2 立體視覺模型
    2.3 圖像預(yù)處理方法
        2.3.1 灰度等級變化
        2.3.2 圖像濾波
    2.4 立體匹配方法
    2.5 基于KD樹的快速建模方法
    2.6 本章小結(jié)
第三章 考慮多優(yōu)化性能指標的探測點選取策略研究
    3.1 引言
    3.2 月面巡視器安全運動區(qū)域求解
        3.2.1 坡度代價
        3.2.2 障礙代價
        3.2.3 安全運動區(qū)域求解
    3.3 考慮月面三維模型的探測點優(yōu)化性能指標構(gòu)建
        3.3.1 探測點平整度評價指標構(gòu)建
        3.3.2 探測點光照評價指標構(gòu)建
        3.3.3 綜合評價指標
    3.4 融合多優(yōu)化性能指標的探測點選取策略研究
    3.5 數(shù)值仿真驗證
        3.5.1 安全運動區(qū)域求解
        3.5.2 探測點自主選取
    3.6 本章小結(jié)
第四章 基于改進PRM算法的巡視器路徑規(guī)劃方法研究
    4.1 引言
    4.2 基于月面三維模型的路徑代價函數(shù)構(gòu)建
        4.2.1 坡度路徑代價
        4.2.2 粗糙度路徑代價
        4.2.3 路徑代價
    4.3 基于PRM算法的月面巡視器路徑規(guī)劃方法研究
        4.3.1 學(xué)習(xí)階段
        4.3.2 查詢階段
        4.3.3 傳統(tǒng)PRM算法性能分析
    4.4 基于改進PRM算法的月面巡視器路徑規(guī)劃方法研究
        4.4.1 障礙空間采樣點處理
        4.4.2 自由空間采樣點處理
    4.5 數(shù)值仿真驗證
    4.6 本章小結(jié)
第五章 月面場景重建及月面巡視器路徑規(guī)劃仿真平臺搭建及實驗驗證
    5.1 引言
    5.2 實驗平臺與實驗流程
        5.2.1 實驗平臺
        5.2.2 實驗流程
    5.3 實驗結(jié)果與分析
        5.3.1 月面三維場景重建實驗
        5.3.2 基于多優(yōu)化性能指標的探測點選取實驗
        5.3.3 基于改進PRM算法的巡視器路徑規(guī)劃實驗
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 主要研究工作總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻
致謝
作者攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄


【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3206814