基于探测车影像同轨道器影像配准的集成定位

2015/12/22 |编辑|

     行星表面巡视探测任务中,中长期计划一般是在轨道器影像上做出的,而短期计划是在地面图像(导航或全景相机图像)上量测做出的。因此,为了使短期计划和中长期计划有效地结合,探测车的定位不仅要确定探测车当前位置相对于以前位置的距离和方位,还需要确定探测车在轨道器上的位置,这就需要将地面图像与轨道器影像配准起来,以实现对探测车定位。

1. 地面图像与卫星图像典型特征模式匹配定位

     本研究通过分别提取地面影像及轨道器影像中的典型地物——石块,以石块为图像特征点,通过模式匹配实现两类影像的配准,从而实现探测车在卫星图像上的定位。

地面图像中石块提取的结果


卫星图像中石块提取结果


通过分布模式匹配实现探测车定位


2. 地图影像同卫星DOM匹配的探测车定位

     实验中首先由火星车立体影像自动生成地面正射影像,然后将地面正射影像和HiRISE卫星影像进行SIFT匹配并用RANSAC方法剔除错误匹配点,最后根据匹配关键点确定的坐标变换实现火星车在高分辨率卫星影像上的高精度定位。实验结果表明,对于类似于机遇号着陆区具有岩石露头区域的探测车定位此种方法是有效的,火星车定位精度优于HiRISE卫星影像一个像素(0.25m)。

探测车导航相机环拍影像


探测车导航相机环拍影像生成DEM


探测车导航相机环拍影像生成DOM


DOM匹配实现探测车定位


3. 地图图像&降落图像&卫星图像的集成定位

     通过探测车导航相机拍摄的地图图像生成DOM、降落相机序列图像生成的DOM、卫星图像DOM三级图像的匹配,实现探测车在卫星图像上的高精度定位。

探测车导航相机环拍影像


月球车导航相机地图图像生成的DEM


月球车导航相机地图图像生成的DOM


月球车导航相机地图图像生成的DOM


地面图像与降落图像匹配定位的月球车导航点


DOM匹配/站间定位/航迹推算定位结果比较


附相关文章:


Di, K.,Z. Liu,and Z. Yue, 2011. Mars Rover Localization based on Feature Matching between Ground and Orbital Imagery, Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, 77(8): 781-791.

邸凯昌,岳宗玉,刘召芹,2010. 基于地面图像和卫星图像集成的火星车定位新方法,航天器工程,(4):8-16.

赵强,刘召芹,万文辉,李巍,孙义威,邸凯昌,周建亮,席露华,铁伟涛,2014. 基于监视相机单相量测的嫦娥三号巡视器与着陆器分离决策支持,遥感学报,18(5):981-987.