本文選題：月球形貌測繪　切入點(diǎn)：嫦娥一號　出處：《解放軍信息工程大學(xué)》2012年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：月球探測是我國進(jìn)行深空探測的開端，本文以我國自主研制的第一顆探月衛(wèi)星——嫦娥一號獲取的科學(xué)探測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，圍繞月面形貌測繪問題，系統(tǒng)研究了基于月球CCD影像和激光測高數(shù)據(jù)相結(jié)合的攝影測量處理相關(guān)理論和技術(shù)問題，重點(diǎn)探討了嫦娥一號CCD影像與激光測高數(shù)據(jù)相結(jié)合的定位模型，激光測高數(shù)據(jù)輔助下的月面區(qū)域網(wǎng)平差方法，信息貧乏月面立體影像的匹配技術(shù)和月表DEM的自動生成等關(guān)鍵技術(shù)，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。本文的主要工作和創(chuàng)新性成果包括： 1、研究了激光測高數(shù)據(jù)輔助下嫦娥一號線陣CCD影像嚴(yán)格的成像模型，針對該模型在計(jì)算定向參數(shù)中存在的復(fù)共線性問題，分析和比較了克服復(fù)共線性的參數(shù)解算的幾種方法：嶺估計(jì)法、譜修正迭代法、四元數(shù)法；通過實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論，三種方法精度基本相當(dāng)，特點(diǎn)各異，四元數(shù)法減少了大量的三角函數(shù)運(yùn)算，而嶺估計(jì)和譜修正迭代法的幾何意義明顯。 2、將激光測高數(shù)據(jù)作為虛擬觀測值，提出了一種激光測高數(shù)據(jù)與影像的配準(zhǔn)算法。實(shí)現(xiàn)了影像定向參數(shù)的穩(wěn)定解算和對月面影像目標(biāo)點(diǎn)的前方交會定位，利用嫦娥一號獲取的CCD影像結(jié)合激光測高數(shù)據(jù)進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)。 3、引入定向片內(nèi)插基于CCD影像嚴(yán)格成像模型實(shí)現(xiàn)了月面較大區(qū)域的嫦娥一號CCD影像區(qū)域網(wǎng)平差解算，取得了較好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 4、將鉛垂線軌跡法（VLL）的匹配方法用于月球區(qū)域網(wǎng)平差中，實(shí)現(xiàn)了激光測高點(diǎn)作為相鄰影像連接點(diǎn)的自動匹配，為平差提供了較多數(shù)量的連接點(diǎn)，保證了區(qū)域網(wǎng)解算的穩(wěn)定性和可靠性。初步實(shí)驗(yàn)表明，與單模型定位算法相比，提高精度50%以上。 5、利用投影軌跡法分析了線陣CCD影像的核線的基本特性，提出了一種基于組合特征與多重約束的匹配方法，首先以最小歐氏距離和準(zhǔn)核線約束進(jìn)行嫦娥一號CCD圖像的特征點(diǎn)匹配，并將最小二乘匹配理論與匹配模型相結(jié)合形成了最小二乘匹配聯(lián)合平差模型，，提高了影像匹配精度，然后，利用Harris提取特征點(diǎn)進(jìn)行影像精細(xì)匹配。 6、實(shí)現(xiàn)了以高精度匹配算法為基礎(chǔ)的月面數(shù)字形貌模型（DEM）的自動生成，提出了考慮隕石坑形貌特點(diǎn)的月面的DEM組合插值方法。
[Abstract]:Lunar exploration is the beginning of deep space exploration in China. Based on the scientific exploration data obtained from the first lunar probe satellite Chang'e 1, this paper focuses on the mapping of lunar surface topography. The theoretical and technical problems related to photogrammetry based on the combination of lunar CCD image and laser altimetry data are systematically studied, and the localization model of Chang 'e-1 CCD image combined with laser altimetry data is discussed emphatically. Some key technologies, such as the adjustment method of the regional network of the lunar surface assisted by laser altimetry data, the matching technology of the information poor lunar plane stereo image and the automatic generation of the DEM of the lunar surface, are verified by experiments. The main work and innovative achievements of this paper are as follows:. 1. The strict imaging model of Chang'e 1 linear CCD image assisted by laser altimetry data is studied. Several methods to overcome complex collinearity are analyzed and compared: Ridge estimation method, spectral correction iteration method, quaternion method, and the experimental results show that the accuracy of the three methods is basically the same and the characteristics are different. The quaternion method reduces a lot of trigonometric function operations, while the ridge estimation and spectral modified iterative method have obvious geometric significance. 2. Taking laser altimetry data as virtual observation value, a registration algorithm of laser altimetry data and image is proposed. The CCD image obtained by Chang'e 1 and laser altimetry data were used in the experiment. 3. Based on the strict imaging model of CCD image, the adjustment solution of Chang'e 1 CCD image network in the larger area of the moon is realized by introducing directional slice interpolation, and good experimental results are obtained. 4. The matching method of VLL) is applied to the adjustment of the lunar area network. The laser height measurement is used as the automatic matching of the adjacent image connection points, which provides a large number of connection points for the adjustment. The stability and reliability of the solution are guaranteed. The preliminary experiment shows that compared with the single model localization algorithm, the accuracy is improved by more than 50%. 5. The basic characteristics of the kernel lines of linear CCD images are analyzed by the projection trajectory method, and a matching method based on combination features and multiple constraints is proposed. At first, the minimum Euclidean distance and quasi-core line constraints are used to match the feature points of Chang'e 1 CCD image, and the least square matching theory is combined with the matching model to form the least square matching combined adjustment model, which improves the image matching accuracy. Then, Harris is used to extract feature points for fine image matching. 6. The automatic generation of lunar surface digital topography model based on high precision matching algorithm is realized, and the DEM combined interpolation method of lunar surface considering the characteristics of crater morphology is proposed.
【學(xué)位授予單位】：解放軍信息工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TP391.41;P184.5

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1624751