發(fā)布時間：2021-04-27 16:58

　　火星與地球所處的宇宙環(huán)境十分相似,對火星開展探測,在尋找地外生命、研究地球大氣與磁場演變等方面具有重要意義。利用漫游器對火星進行探測,是人類目前為止最有效的探測火星的手段。然而由于缺少火星表面的導航地圖,目前火星漫游器的行進路線主要依靠地面科研人員根據(jù)火星漫游器拍攝的圖像設(shè)計,大大降低了火星漫游器的探測速度。此外,對于某個火星漫游器拍攝的圖像,也只用于其自身的定位導航,對后續(xù)其它漫游器經(jīng)過相同區(qū)域時的自主導航?jīng)]有幫助,造成了信息的浪費。針對上述問題,本文提出一種多漫游器協(xié)同構(gòu)建導航地圖的方法,主要研究內(nèi)容如下。首先,研究基于雙目視覺的SLAM（Simultaneous Localization and Mapping,同時定位與地圖構(gòu)建）方法,對單個火星漫游器進行自主定位,并構(gòu)建火星表面的稀疏特征點地圖,該地圖可以用于其它漫游器經(jīng)過相同區(qū)域時的自主定位。其次,研究基于詞袋模型的重疊區(qū)域搜索算法。利用火星漫游器拍攝的圖像構(gòu)建字典,利用字典計算圖片的相似性評分,進而利用閾值法抑制較低的相似性評分,以最終尋找到連續(xù)多幀的相似圖像。第三,研究不同漫游器下的稀疏特征點地圖與漫游器位姿協(xié)同拼接方法... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景和意義
        1.1.1 課題來源
        1.1.2 研究目的及意義
    1.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及分析
        1.2.1 火星漫游器導航方法研究現(xiàn)狀
        1.2.2 SLAM方法研究現(xiàn)狀
        1.2.3 多機器人協(xié)同構(gòu)建地圖方法研究現(xiàn)狀
        1.2.4 空間三維地圖研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究內(nèi)容與結(jié)構(gòu)
第2章 基于雙目視覺的火星漫游器SLAM算法
    2.1 引言
    2.2 相機模型
        2.2.1 相機成像模型
        2.2.2 雙目相機測距模型
        2.2.3 圖像畸變的校正
    2.3 特征點提取與匹配
        2.3.1 特征點檢測方法
        2.3.2 特征點表示方法
        2.3.3 特征點匹配方法
    2.4 漫游器位姿求解方法
    2.5 仿真實驗與分析
        2.5.1 基于漫游器實際拍攝圖像的特征點提取與匹配實驗
        2.5.2 基于地面模擬場地圖像的漫游器SLAM仿真實驗
        2.5.3 基于計算機模擬圖像的漫游器SLAM仿真實驗
    2.6 本章小結(jié)
第3章 基于詞袋模型的重疊區(qū)域搜索算法
    3.1 引言
    3.2 基于詞袋模型的字典生成算法
        3.2.1 詞袋模型的概念
        3.2.2 字典的構(gòu)建方法
    3.3 基于字典的重疊區(qū)域搜索算法
        3.3.1 圖片描述向量的生成與比較
        3.3.2 重疊區(qū)域查找流程
    3.4 仿真實驗與分析
        3.4.1 基于漫游器實際拍攝圖像的相似圖片搜索實驗
        3.4.2 基于地面模擬場地圖像的重疊區(qū)域搜索實驗
    3.5 本章小結(jié)
第4章 稀疏特征點地圖及漫游器位姿拼接算法
    4.1 引言
    4.2 稀疏特征點地圖及漫游器位姿拼接原理
    4.3 坐標轉(zhuǎn)換關(guān)系初始估計算法
    4.4 三維點云與相機位姿聯(lián)合優(yōu)化方法
    4.5 仿真實驗與分析
        4.5.1 基于地面模擬場地圖像的稀疏特征點地圖及位姿拼接實驗
        4.5.2 基于計算機模擬圖像的稀疏特征點地圖及位姿拼接實驗
    4.6 本章小結(jié)
第5章 稠密點云地圖與八叉樹地圖的構(gòu)建算法
    5.1 引言
    5.2 稠密點云地圖構(gòu)建算法
        5.2.1 基于極線搜索與塊匹配的雙目圖像匹配
        5.2.2 稠密點云地圖的構(gòu)建
    5.3 八叉樹地圖構(gòu)建算法
    5.4 仿真實驗與分析
        5.4.1 基于地面模擬場地圖像的八叉樹地圖構(gòu)建實驗
        5.4.2 基于計算機模擬圖像的八叉樹地圖構(gòu)建實驗
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]“機遇”號火星車破外星行駛距離紀錄[J].   科技創(chuàng)新導報. 2014(22)
[2]嫦娥三號巡視器視覺定位方法[J]. 王保豐,周建亮,唐歌實,邸凱昌,萬文輝,劉傳凱,王鎵.  中國科學:信息科學. 2014(04)
[3]嫦娥三號“玉兔號”巡視器遙操作中的關(guān)鍵技術(shù)[J]. 吳偉仁,周建亮,王保豐,劉傳凱.  中國科學:信息科學. 2014(04)
[4]好奇心號巡視器及其特點分析[J]. 岳宗玉,邸凱昌.  航天器工程. 2012(05)
[5]勇氣號和機遇號火星車定位方法評述[J]. 邸凱昌.  航天器工程. 2009(05)

博士論文
[1]基于視覺的多機器人協(xié)作SLAM研究[D]. 苑全德.哈爾濱工業(yè)大學 2016
[2]基于圖像特征點的移動機器人立體視覺SLAM研究[D]. 林睿.哈爾濱工業(yè)大學 2011
[3]多移動機器人地圖構(gòu)建的方法研究[D]. 潘薇.中南大學 2009



本文編號：3163831