發(fā)布時(shí)間：2020-08-31 17:01

　　 小天體是太陽系的重要組成部分,對地球環(huán)境的演化和人類的生存都有重大影響,近些年來多個(gè)國家制定了明確的小天體探測規(guī)劃,中國也正在積極籌備近地小行星探測任務(wù)。小天體探測任務(wù)既需要充分掌握目標(biāo)的軌道、動(dòng)力學(xué)、引力場等特性,也需要對目標(biāo)小天體的著陸取樣返回系列任務(wù)提供可靠的技術(shù)保障。因此,獲取小天體的三維模型及其自轉(zhuǎn)特性成為了小天體探測任務(wù)的重要環(huán)節(jié)之一。目前國內(nèi)外對地面目標(biāo)的三維重建技術(shù)研究較多,然而小天體探測任務(wù)具有載荷有限、帶寬有限、計(jì)算能力有限等特點(diǎn),使得小天體的三維重建技術(shù)有著區(qū)別于地面目標(biāo)的研究難點(diǎn)。本文研究利用探測器導(dǎo)航相機(jī)拍攝的小天體圖像序列對小天體進(jìn)行三維重建以及小天體自轉(zhuǎn)特性估計(jì),主要內(nèi)容有:1.分析了小天體飛行過程設(shè)計(jì)中涉及到的參考坐標(biāo)系并建立了小天體探測過程中相機(jī)觀測仿真平臺,用于生成探測器導(dǎo)航相機(jī)對小天體的觀測圖像以及探測器導(dǎo)航相機(jī)和小天體在世界坐標(biāo)系下的位置和姿態(tài)。使用該仿真平臺上生成了大量小天體探測過程中的仿真圖像和軌跡數(shù)據(jù),作為課題研究方法的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)集。2.研究并實(shí)現(xiàn)了基于運(yùn)動(dòng)推斷結(jié)構(gòu)的小天體三維重建方法,并在此基礎(chǔ)上對三維重建結(jié)果進(jìn)行了稠密化;提出了基于圖像相似度的三維重建精度分析方法,以考察三維重建結(jié)果是否符合精度要求。運(yùn)動(dòng)推斷結(jié)構(gòu)方法通過特征點(diǎn)匹配計(jì)算圖像間的對應(yīng)關(guān)系,并通過本質(zhì)矩陣分解得到初始相機(jī)參數(shù),再不斷加入新的圖像進(jìn)行三角化和光束平差法。重建結(jié)果通過初始面片生成、面片擴(kuò)展、面片過濾的方式來進(jìn)行稠密化。多次外場實(shí)驗(yàn)和仿真實(shí)驗(yàn)表明本文提出的三維重建方法切實(shí)可行,精度分析表明三維重建結(jié)果精度較高與真實(shí)模型一致性好。3.在小天體三維重建基礎(chǔ)上,將重建獲得的導(dǎo)航相機(jī)與小天體相對位姿和真實(shí)世界下的導(dǎo)航相機(jī)位姿聯(lián)系起來,計(jì)算出每個(gè)時(shí)刻間的小天體旋轉(zhuǎn)矩陣,進(jìn)而提出了小天體自轉(zhuǎn)特性估計(jì)方法,通過對齊小天體本體坐標(biāo)系和世界坐標(biāo)系分析了小天體旋轉(zhuǎn)軸指向估計(jì)的精度,并進(jìn)行了多次仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的精度和魯棒性,導(dǎo)航相機(jī)垂直于旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行探測時(shí),旋轉(zhuǎn)軸估計(jì)誤差為0.5038°。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TP391.41;P185.7
【部分圖文】：

小天體仿真模型、貼圖和法向貼圖

小天體模型、光源及導(dǎo)航相機(jī)位置

圖 2-3 探測器距離小天體不同距離的仿真圖像（長焦）依次為 100km、50km、20km、10km、5km2.3 小天體飛行過程設(shè)計(jì)方法2.3.1 參考坐標(biāo)系

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3 陸惠民,王秀春,史美德,劉守忠;生物顯微結(jié)構(gòu)連續(xù)切片圖象的象素地址矢量表達(dá)和三維重建信息加工[J];生物物理學(xué)報(bào);1988年03期

4 ;三維重建[J];北方建筑;2019年04期

5 宋紅芳;吳寶平;趙麗穎;王輝;劉志成;;三維重建在口腔生物力學(xué)中的應(yīng)用[J];醫(yī)學(xué)信息;2018年07期

6 劉建國;;可移動(dòng)文物的多視角影像三維重建[J];考古;2016年12期

7 張家樹，李時(shí)光，楊恬;三維重建窗口的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)[J];西南師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1994年03期

8 李治安，王新房，陸平，王加恩，鄧又斌，胡綱，楊婭，劉俐;經(jīng)食管超聲心動(dòng)圖縱向掃描切面三維重建[J];中華超聲影像學(xué)雜志;1994年01期

9 蘇鴻根;;三維重建和重構(gòu)的研究[J];工程圖學(xué)學(xué)報(bào);1986年01期

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2 宋宇瑩;;行星狀星云的三維重建[A];'2008系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集[C];2008年

3 李佳;羅月童;龍鵬程;黃善清;閆鋒;孔維華;吳宜燦;FDS團(tuán)隊(duì);;三維放射治療計(jì)劃系統(tǒng)中快速三維重建方法的研究與應(yīng)用[A];第二屆全國核技術(shù)及應(yīng)用研究學(xué)術(shù)研討會大會論文摘要集[C];2009年

4 趙明浦;;物體表面三維重建實(shí)現(xiàn)方法研究現(xiàn)狀[A];中國生物醫(yī)學(xué)工程進(jìn)展——2007中國生物醫(yī)學(xué)工程聯(lián)合學(xué)術(shù)年會論文集（上冊）[C];2007年

5 吳亞敏;;“血管的三維重建”模型的優(yōu)化算法分析[A];第一屆中國智能計(jì)算大會論文集[C];2007年

6 胡明星;袁保宗;唐曉芳;;投影三維重建中基于遺傳算法的基礎(chǔ)矩陣估計(jì)方法[A];第十屆全國信號處理學(xué)術(shù)年會（CCSP-2001）論文集[C];2001年

7 葉青盛;計(jì)建軍;王延群;楊軍;周盛;王曉春;王立偉;;基于超聲圖像的膀胱三維重建系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[A];天津市生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會第三十三屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];2013年

8 許恒博;杜金香;;基于聲學(xué)圖像的水下目標(biāo)三維重建綜述[A];中國聲學(xué)學(xué)會水聲學(xué)分會2019年學(xué)術(shù)會議論文集[C];2019年

9 諸葛斌;周荷琴;郎文輝;唐雷;馮煥清;;基于表面點(diǎn)的數(shù)字人三維重建[A];人體斷面數(shù)據(jù)獲取與圖像處理研討會論文匯編[C];2005年

10 譚躍鋼;吳正平;;一種新的基于雙目視模型的三維重建方法[A];中國儀器儀表學(xué)會第三屆青年學(xué)術(shù)會議論文集（上）[C];2001年

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6 記者 陶克強(qiáng)　通訊員 張范 嘉善縣委報(bào)道組 劉文書;從低端徘徊向高端突破[N];嘉興日報(bào);2011年

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5 肖雄武;具備結(jié)構(gòu)感知功能的傾斜攝影測量場景三維重建[D];武漢大學(xué);2018年

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9 王宇宙;計(jì)算機(jī)視覺三維重建理論與應(yīng)用[D];西北大學(xué);2004年

10 孫向軍;場景三維重建的若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D];南京理工大學(xué);2004年

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3 張伯麟;基于X射線檢測圖像的電力金具三維重建系統(tǒng)研究[D];華北電力大學(xué);2019年

4 魏洪強(qiáng);基于語義分割的單木三維重建與參數(shù)提取[D];電子科技大學(xué);2019年

5 韓超;基于無人機(jī)航拍圖像的三維重建SfM算法研究[D];內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué);2019年

6 范柏江;點(diǎn)云數(shù)據(jù)的三維重建與跟蹤注冊技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2019年

7 王雪怡;基于ORB算法與回環(huán)測試的實(shí)時(shí)室內(nèi)三維重建[D];重慶郵電大學(xué);2018年

8 胡丹青;建筑物幾何結(jié)構(gòu)匹配與三維重建[D];廣西大學(xué);2019年

9 李聰聰;多尺度建筑物圖像的三維重建研究[D];云南大學(xué);2018年

10 孔顯;三維重建預(yù)處理中圖像分割算法研究[D];河南大學(xué);2019年

本文編號：2809081