基于計(jì)算機(jī)視覺的月球車軌跡跟蹤及姿態(tài)辨識(shí).pdf

1、登月探測(cè)是我國航天事業(yè)發(fā)展的當(dāng)前目標(biāo)，月球車正是完成這一神圣任務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)。為了載人登月計(jì)劃的順利開展，月球車需要在月球表面復(fù)雜的環(huán)境中進(jìn)行長時(shí)間的運(yùn)行和探測(cè)，而視覺跟蹤裝置正是保證它穩(wěn)定工作的重要前提。將視覺跟蹤裝置安裝在著陸器上，利用視覺伺服對(duì)月球車進(jìn)行跟蹤控制，為月球車的安全運(yùn)行提供保障。視覺伺服控制是實(shí)時(shí)圖像處理、控制理論、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及實(shí)時(shí)計(jì)算等領(lǐng)域的融合，它與三維立體視覺、主動(dòng)視覺、從運(yùn)動(dòng)中提取機(jī)構(gòu)等代表了計(jì)算機(jī)視覺的研究前

2、沿。
　　利用彩色CCD及其圖像采集卡、直流電機(jī)、PMAC運(yùn)動(dòng)控制卡、以及自行研制的兩自由度的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)構(gòu)成了視覺伺服控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并建立了模擬月球環(huán)境的實(shí)驗(yàn)室，為月球車視覺伺服控制系統(tǒng)的理論研究與模擬實(shí)驗(yàn)創(chuàng)造了硬件環(huán)境。
　　本文對(duì)該視覺伺服控制系統(tǒng)進(jìn)行了相關(guān)內(nèi)容的設(shè)計(jì)和仿真，其主要內(nèi)容有如下幾個(gè)方面：首先提出了慢速運(yùn)行的月球車的運(yùn)動(dòng)跟蹤模型，利用視覺反饋的信息對(duì)其進(jìn)行伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并對(duì)視覺伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一套基于Kalma

3、n濾波器的跟蹤算法；然后研究了計(jì)算機(jī)圖像處理相關(guān)理論，提出了用于提取月球車特征光點(diǎn)位置的快速圖像處理方法，并用VC實(shí)現(xiàn)其程序并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)；最后進(jìn)行了月球車三維姿態(tài)辨識(shí)的研究，推導(dǎo)了雙目視覺計(jì)算目標(biāo)點(diǎn)三維坐標(biāo)的計(jì)算公式和由菱形四點(diǎn)配合目標(biāo)計(jì)算出月球車當(dāng)前姿態(tài)角的計(jì)算公式。
　　本文中由仿真和實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)論證明了基于計(jì)算機(jī)視覺的月球車軌跡跟蹤及姿態(tài)辨識(shí)方案的可行性，為雙目立體視覺辨識(shí)月球車姿態(tài)信息提供了理論基礎(chǔ)。由于彩色圖像處理和卡爾