基于計算機視覺的月球車軌跡跟蹤及姿態(tài)辨識.pdf

1、登月探測是我國航天事業(yè)發(fā)展的當前目標，月球車正是完成這一神圣任務的關鍵技術。為了載人登月計劃的順利開展，月球車需要在月球表面復雜的環(huán)境中進行長時間的運行和探測，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，利用視覺伺服對月球車進行跟蹤控制，為月球車的安全運行提供保障。視覺伺服控制是實時圖像處理、控制理論、計算機技術以及實時計算等領域的融合，它與三維立體視覺、主動視覺、從運動中提取機構等代表了計算機視覺的研究前

2、沿。
　　利用彩色CCD及其圖像采集卡、直流電機、PMAC運動控制卡、以及自行研制的兩自由度的旋轉機構構成了視覺伺服控制實驗系統(tǒng)，并建立了模擬月球環(huán)境的實驗室，為月球車視覺伺服控制系統(tǒng)的理論研究與模擬實驗創(chuàng)造了硬件環(huán)境。
　　本文對該視覺伺服控制系統(tǒng)進行了相關內(nèi)容的設計和仿真，其主要內(nèi)容有如下幾個方面：首先提出了慢速運行的月球車的運動跟蹤模型，利用視覺反饋的信息對其進行伺服系統(tǒng)的設計，并對視覺伺服系統(tǒng)設計了一套基于Kalma

3、n濾波器的跟蹤算法；然后研究了計算機圖像處理相關理論，提出了用于提取月球車特征光點位置的快速圖像處理方法，并用VC實現(xiàn)其程序并進行了實驗；最后進行了月球車三維姿態(tài)辨識的研究，推導了雙目視覺計算目標點三維坐標的計算公式和由菱形四點配合目標計算出月球車當前姿態(tài)角的計算公式。
　　本文中由仿真和實驗得到的結論證明了基于計算機視覺的月球車軌跡跟蹤及姿態(tài)辨識方案的可行性，為雙目立體視覺辨識月球車姿態(tài)信息提供了理論基礎。由于彩色圖像處理和卡爾