SIFT在行星表面探测器视觉导航系统中的应用.pdf

《SIFT在行星表面探测器视觉导航系统中的应用.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2011年第3O卷第2期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)129≯应用技术p《pSIFT在行星表面探测器视觉导航系统中的应用向永嘉，黎福海，刘泽(湖南大学电气与信息工程学院。湖南长沙410082)摘要：介绍了行星探测器自主导航系统的相关背景，讨论了行星探测器自主视觉导航系统算法的主要目的和传感器信息融合的必要性，并就此引入了尺度不变特征变换(SIFT)的相关理论分析。对SIFT方法提出了改进，从而改善了算法的效果。最后给出了三维重建和目标追踪的实

2、验结果。关键词：双目视觉；尺度不变特征变换；图像传感器；特征提取；目标追踪；导航中图分类号：TP231文献标识码：A文章编号：1000-9787(2011)02-0129-03ApplicationofSIFTinvisionnavigationsystemofplanetsurfaceroverXIANGYong-jia，LIFu—hai，LIUZe(SchoolofElectricalandInformationEngineering，HunanUniversity，Changsha410082，

3、China)Abstract：Therelatedbackgroundofplanetrovernavigationisintroduced．systemandthemainpurposeofthealgorithmforthevisionsystemofautonomousguidancesystemandtheimpo~anceofmulti—sensorinformationfusionisdiscussed．Somecriticalcriterionofscaleinvariantfeatur

4、etransformispresented．SIFTmethodisimproved，theeffectofthealgorithmisimproved．Theexperimentalresultsof3-dimensionreconstructionandtargettrackingareillustrated．Keywords：binocularvision；scaleinvarlantfeaturetransform(SIFT)；imagetransducer；featureextraction

5、；targettracking；navigation0引言而目前的双目视觉算法大多局限在两传感器之间的图行星探测器是目前进行遥远行星探测的较通用手段，像匹配的运算上，其匹配结果仅可以作为避障的参考地图，例如：前苏联发射的月球探测器和美国发射的“勇气号”火而不能有效地用于与其他的传感器运算结果进行融合交星车。由于一般的行星通常远离地球万里之遥，即使是离互。因此，希望能够采用一种算法，其结果既可以用于匹地球最近的月球也距离地球30×10km。电磁波需要2S配，又可以用于多传感器信息融合和交互。从而完成多传

6、的时间才能往返一次。而离地球更远的火星就更加难以建感器目标追踪和方位锁定的任务。这就要求算法能够提供立实时有效的通信。因此，行星表面探测器必须能够自行的是从图像中获取的特征信息，因此，本文考虑了特征变换的方法。选择路径并自动行驶至希望考察的目标附近。这就需要一1SIFT的相关理论套完善的自主导航系统来完成这一复杂的工作。自主导航尺度不变特征变换(scaleinvariantfeaturetransform，系统的任务包括2个：首先是自动避障，保证行星探测器安SIFT)是最近被提出的能够有效提取图像特征

7、的方法，通过全行驶。其次是目标跟踪，行星探测器的目的是进行科学这种方法提取的特征，能够不随着图像大小和获取角度的考察和探索，所以，自主导航系统的另外一个重要任务是跟变化而改变，具有很好的鲁棒性和可重复性。在图像特征踪和锁定目的地。的识别和提取领域有相当广阔的应用前景。本文着重介绍由于视觉传感器获取的图像信息量大，特征丰富，安装SIFT的几个核心部分的相关理论。简便，因此，被许多行星探测器作为自主导航的重要手段，随1．1Harris角点检测法着探测的深入，行星探测器需要面对更加复杂的地形和操控设有灰度图

8、像，，从中选择一个窗(U，)，以(，Y)为偏更加庞大的车体。因此，多传感器的信息交互至关重要。移向量得到偏移窗，由下式得到2个窗的方差和收稿日期：2010--05--02130传感器与微系统第30卷(，y)=∑w(u，)[，(“，)一，(u++y)]。．因此，一维信号的尺度空间也能被推广至二维信号L(，Y，or)=(g，)(，Y)．(8)(1)上式在(，Y，)上定义了一个尺度空间，在此空间中其中，(“，)为权重系数，偏移向量(，Y)包含为集合任何一个常量