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对于步进基于单张影像月面探测器着陆区选取技术

收藏本文 2024-01-25 点赞:29925 浏览:134043 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:高精度、高分辨率星体三维形貌数据可以为深空星体探测器在星体表面安全着陆提供必要的数据保障。通过传统的航天立体摄影测量手段生成三维形貌精度高可靠性好,但由于着陆器在下降历程中不易获取目标区立体像对,利用立体像对获取星表DEM较为困难。如果能利用探测器在着陆段下降历程中获取的单张影像,采取明暗恢复形状技术(shape from shading,S),利用单张影像的灰度信息来提取星体表面大比例尺三维形貌数据,将可为探测器在着陆阶段的着陆区优化选择提供有力的数据支撑。S技术计算简单,适用范围广,但是该策略多检测设成像条件较理想,要运用于着陆区选取还有很多实际不足需要解决。本论文针对运用中有着的不足,对S相关技术进行了探讨并运用于着陆区选取。论文重点探讨了投影模型下利用快速步进法对S不足进行求解的策略,并运用于着陆区选取,完成的工作主要包括以下几个方面:1、浅析了各种噪声对三维恢复结果的影响,对噪声进行了预处理,改善了三维恢复结果的精度。2、总结了现有的经典光照模型,并提出了一种混合光照模型建立策略。介绍了各种光照模型的论述基础,浅析了每种模型所适用的材质反射特性,基于此提出一种混合光照模型建立策略。3、总结了求解S不足的常用策略,提出了投影成像模型下利用快速步进法求解S不足的策略。首先对四种典型S求解策略进行了深入探讨,浅析了每种策略的效率和优缺点,并针对投影成像模型,选择快速步进法对S不足进行了求解,并对阴影区域进行了处理,采取实际月面影像进行了实验,结果表明该算法有效可行。4、将S技术运用于月面探测器着陆区选取技术。首先浅析了月面主要地形及影像特点,利用灰度阈值分割和边缘提取等策略对岩石、撞击坑及其附近区域进行了提取,然后利用地形粗糙度对三维形貌的安全性进行了衡量,进行了着陆区的选取。实验结果证明了该算法的有效性。关键词:明暗恢复形状论文快速步进法论文投影论文着陆区选取论文单张影像论文Eikonal方程论文地形粗糙度论文

    摘要7-8

    Abstract8-10

    第一章 绪论10-17

    1.1 引言10-11

    1.2 探讨目的和作用11

    1.3 国内外探讨近况11-14

    1.4 论文的主要内容和工作14-17

    第二章 月面影像预处理17-23

    2.1 高斯噪声的影响和预处理17-19

    2.2 脉冲噪声的影响和预处理19-22

    2.3 本章小结22-23

    第三章 明暗恢复形状典型算法及原理23-36

    3.1 光照模型23-28

    3.1.1 理想漫反射与 Lambert 模型23-24

    3.1.2 镜面反射与 Phong 模型24-25

    3.1.3 Oren-Nayar 模型25

    3.1.4 Ward 模型25

    3.1.5 Cook-Torrance 光照模型25-26

    3.1.6 Hapke 光照模型26-27

    3.1.7 混合光照模型及各参数的确定27-28

    3.2 明暗恢复形状基本原理28-30

    3.2.1 三维信息的表示策略28-29

    3.2.2 反射图和辐照度方程29-30

    3.3 明暗恢复形状典型算法及浅析30-35

    3.3.1 最小化策略30-31

    3.3.2 局部浅析策略31-33

    3.3.3 演化策略33-34

    3.3.4 线性化策略34

    3.3.5 算法的浅析与评价34-35

    3.4 本章小结35-36

    第四章 基于投影的快速步进法36-53

    4.1 投影与正交投影36-38

    4.1.1 投影36-38

    4.1.2 正交投影38

    4.2 投影下快速步进法求解 S 不足38-47

    4.2.1 快速步进法39

    4.2.2 结合阴影轮廓的投影 S 算法39-47

    4.3 实验与浅析47-52

    4.4 本章小结52-53

    第五章 月面着陆区域的选取53-61

    5.1 月面地形粗糙度计算53-55

    5.1.1 基于面积比的粗糙度53-54

    5.1.2 基于平面夹角的粗糙度54-55

    5.2 月面着陆区域选取55-56

    5.2.1 月面主要地形55-56

    5.2.2 着陆区选取56

    5.3 实验结果56-60

    5.4 本章小结60-61

    第六章 总结与展望61-63

    6.1 总结61

    6.2 展望61-63

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