多源数据的嫦娥四号着陆点定位

嫦娥四号着陆点的精确定位对于工程任务安全高效实施至关重要。本文基于嫦娥二号正射影像、LROC NAC正射影像、嫦娥四号降落相机影像、嫦娥四号监视相机影像等多源数据,利用影像特征匹配定位和单像视觉测量定位技术,确定了嫦娥四号着陆点的精确位置为(177.588°E,45.457°S)。本研究结果对综合利用多源数据深入开展着陆区科学研究具有重要意义。     

遥感制图与导航定位技术在嫦娥三号遥操作中的应用

系统介绍了嫦娥三号遥操作中基于影像的遥感制图与导航定位技术的应用方法。利用降落相机序列影像实现了嫦娥三号着陆器在嫦娥二号卫星影像上的高精度定位,并生成了着陆区高精度3维制图产品;利用导航相机立体影像生成巡视器周围地形产品,采用站间影像匹配定位和DOM匹配的方式实现了玉兔号月球车的连续高精度定位;将高精度的定位结果和制图产品应用于月球车遥操作任务规划中,为月球车的安全行驶和科学探测提供了精准的定位和3维地形信息。月球车月面巡视探测工作的顺利完成,验证了这些应用技术的可靠性。     

嫦娥三号导航相机测图能力分析及地形重建

基于立体相机成像模型并结合相机参数对嫦娥三号导航相机3维测图能力进行分析,利用摄影测量原理和误差传播定律对巡视器30 m范围内的DEM精度进行了理论分析,推导出导航相机立体影像获得的采样点精度公式,并绘制了DEM的平面精度图和高程精度图;同时使用多线程技术开发了基于导航相机立体影像的地形快速重建算法,利用多线程技术完成影像的特征匹配和密集匹配,并通过分块内插生成DEM。该技术应用于嫦娥三号任务中,有力地支持了嫦娥三号遥操作路径规划相关任务。     

一种改进的降落影像序列特征匹配方法

针对传统SIFT匹配方法用于嫦娥三号降落影像匹配效率低的问题,提出了一种改进的降落影像序列特征匹配方法。重构了着陆器垂直降落阶段拍摄过程的几何模型,并得到了不同降落影像中的同名匹配点之间的几何约束关系,然后通过SIFT方法进行影像中极值点的提取和特征描述,最终将几何模型约束用于极值点的匹配点搜索过程中,优化了匹配过程。采用嫦娥三号着陆器真实降落影像进行了试验,结果表明,改进方法能够取得较为稳定的匹配结果,且平均可以减少约为18%的匹配耗时,研究结果对后续深空探测任务的开展具有重要的参考价值。     

资源三号和天绘一号卫星影像联合平差

按照不同的控制点布控方案,对资源三号和天绘一号卫星影像进行联合平差。联合平差结果满足1∶50 000制图及更大比例尺地图的生产更新要求。该方法能提高测绘资源利用率,应用前景广泛。     

基于岭估计的相机标定方法

相机内外参数标定是摄影测量的一个关键问题,相机参数的选取又是决定相机标定质量的重要因素,且不同等级的相机其参数的选择往往很难确定,常导致所选取的参数之间存在相关性,影响相机标定质量。相机参数间的相关性一般可以通过验后未知数之间的相关系数矩阵发现,提出了基于岭估计的相机标定方法,利用本方法可以提高参数求解精度。     

基于嫦娥二号数据的高分辨率影像拼接方法研究

以嫦娥二号(CE-2)DOM数据为几何纠正和色调调整底图,采用SIFT自动匹配算法实现影像精纠正,并提出一种基于直方图匹配思想的线性变换色调调整方法,最终完成嫦娥三号(CE-3)着陆区高分辨率窄角相机(LROC-NAC)影像快速拼接,为着陆点周围的地形地貌和地质构造综合分析提供数据.结果表明,该方法解决了LROC-NAC高分辨率影像快速拼接关键问题,实现了色调连续、纹理清晰、地物完整的拼接效果,具有较高的应用价值.     

多影像空三平差辅助下的车载全景相机严密标定方法

针对目前全景相机标定方法的研究现状,提出了一种多影像光束法空三平差辅助下的全景相机内参数严密标定方法。首先建立全景相机标定场,对组成全景相机的每台单相机的内参数进行标定;然后按照预先设计好的摄影参数,旋转摄影获取全景相机在标定场中多个不同摄影方向的影像,利用其中一个摄站的标定影像和物方控制点通过空间后方交会的方法解算单相机之间的初始相对方位元素,即粗标定;最后将所有摄站的标定影像构建区域网并进行光束法空三平差,获取精确的全景相机参数,即严密标定。试验表明,文中提出的全景相机标定方法可以提高标定结果的精度和可靠性,为全景影像的拼接、量测及真彩点云的生成等后续研究和应用奠定可靠的基础。     

月球卫星三线阵CCD影像EFP光束法空中三角测量

本文对月球卫星摄影三线阵CCD影像的EFP(等效框幅相片)光束法空中三角测量作两种处理:一是与现行摄影测量常用的将平差转到切面坐标系进行,二是在摄影测量坐标系内,长航线自由网EFP光束法平差利用三线CCD推扫特点,在EFP平差中增加对前、后视影像的相机主距的附加改正项,用以补偿由于球面曲率产生的前、后视影像比例尺的差异,平差得到的是平面基准的地面坐标及外方位元素的平差值。前者计算,数学上严格,但长航线要适当分段为切面处理;后者计算数学上有近似性,可方便地用于估算卫星姿态变化率,或作地面模型的几何反演等实验研究。利用嫦娥一号获取的第一条航线,并给出相应的结果。     

附约束条件的立体相机标定方法

在计算机视觉和摄影测量领域,经常应用立体相机对场景进行高精度的三维重建,其中立体相机的内参数和相机间的固定相对关系的高精度标定是关键的环节。本文推导了立体相机系统的两个相机间之间固定相对关系的六个独立约束条件,并利用这些约束关系按照附有限制条件的间接平差模型进行自检校光束法整体平差解算,从而实现立体相机的标定。最后的模拟数据和实际数据试验说明固定相对关系约束条件的引入,能够有效增加平差系统的多余观测数,提高标定的精度和稳健性。此方法能够方便地推广到多个相机组成的多相机立体量测系统的标定中。     

基于嫦娥二号CCD数据的核线影像生成方法

对于缺少嫦娥二号激光数据问题,本文提出了基于RPC有理多项式系数(Rational Polynomial Coefficient)的嫦娥二号CCD影像的核线影像生成方法.它利用了嫦娥一号激光高度数据与嫦娥二号CCD影像控制点相结合的方法生成月面控制点,通过月面控制点建立正确的校正公式,获得分辨率较高的正射影像图,并在此基础上提取核线影像.     

嫦娥一号三线阵CCD数据摄影测量处理及全月球数字地形图

CCD立体相机是搭载在嫦娥一号探测器上的主要载荷之一,用于获取空间分辨率为120m的前视、正视与后视3个不同视角的月表三线阵遥感影像数据。嫦娥一号共获取1000多轨图像数据,本文筛选其中的628轨影像制作了全月地形数据。采用SIFT特征匹配和最小二乘匹配结合的方法有效解决了月面纹理匮乏、低反照率、低对比度月球影像匹配的技术难题,匹配精度约0.3个像素;采用独立模型区域网平差法解决了CE-1三线阵影像的测区平差、全月球平差、无控制点月面定位等一系列关键技术问题。在此基础上,制作了全月球数字地形图,平面位置精度和高程精度分别为192m(1σ)和120m(1σ)。地形图地形细节表达层次分明、清晰可辨,能清晰分辨出撞击坑底部、撞击坑或山脉侧壁、月海平面等月面地形特征的详细细节。通过比较,全月球数字地形图数据在数据覆盖和完整性、平面位置精度、高程精度、空间分辨率等方面均明显好于国际现有全月球数字地形数据。     

嫦娥三号着陆器精确定位与精度分析

嫦娥三号成功实施月球软着陆,对着陆器实施精确定位是开展科学数据分析的基本要求。本文首先描述了月球着陆器定位的精确观测建模与统计定位方法,然后使用嫦娥三号着陆器现有测量数据进行了定位计算,利用月球高程模型和光学图像数据计算位置对定位结果进行了比较。结果表明,着陆器计算位置与高程模型的高程方向差异为4.5 m,与光学图像解算的三维位置差异小于100 m。最后,基于协方差分析理论,分析了当前测量条件下的着陆器定位能力,结果表明测距数据的系统偏差是制约定位精度的主要因素,如果能消除测距系统偏差,可以实现10 m定位精度。     

嫦娥-3号月面巡视探测器立体相机的控制场检校

嫦娥-3号月面巡视探测器安装了一对导航相机、一对全景相机和一对避障相机,对这3对立体相机的检校是实施月面巡视探测器导航定位和地形恢复的基础。通过建立高精度的控制场,采用附有约束条件的间接平差方法,对嫦娥-3号月面巡视探测器的立体相机进行高精度的检校。试验表明,该方法能够提高相机检校的精度和稳定性。     

月面巡视探测器导航和全景相机标定方法研究

提出一种基于自检校光束法平差模型的月面巡视探测器导航相机和全景相机的高精度标定算法。详细推导了利用二维直接线性变换模型求解相机参数和像片外方位元素初始值的方法;推导了利用自检校光束法平差模型求解相机参数和像片外方位元素精确值的方法。最后,利用一对工业镜头模拟月面巡视探测器导航相机和全景相机并获取一组实际数据对算法进行试验,验证了算法的精度和可行性。     

嫦娥五号探测器月面采样封装任务的定位精度

嫦娥五号是中国首个实施无人月面取样返回的月球探测器。为了确保采样封装任务的定位精度,需要对采样封装任务进行高精度的整体几何检校。本文提出了附有立体约束和机械臂运动约束条件的联合平差检校模型。经过内场试验验证本文提出的检校方法具有较高的精度。在模拟采样试验中能够获得5.118 mm的平均定位误差,在月面采样任务中能够获得4.745 mm的平均定位误差。有效保障了嫦娥五号探测器精准地完成月面自动采样封装任务。     

基于监视相机单像量测的嫦娥三号巡视器与着陆器分离决策支持

嫦娥三号探测器系统两器分离是着陆后进行的第一个关键动作,也是后续着陆器探测和巡视器月面巡视勘察的基础,解决两器安全分离问题对于整个工程的实施具有重要意义。针对实际任务中对分离决策实时性和可靠性要求高的特点,使用基于着陆器监视相机的单像量测方法对月面环境中障碍物和通信遮挡包络进行分析计算,评估两器分离过程中的不安全因素,为两器分离决策提供支持。介绍了监视相机单像量测和通信遮挡包络计算方法,并对量测精度进行了分析验证。     

嫦娥一号激光高度计数据交叉点分析与平差处理

本文对嫦娥一号激光高度计进行了轨道交叉点分析和平差方法研究。根据获取的912万个激光高度测量点进行交叉点计算,产生了整个月球表面140多万个轨道交叉点,对交叉点的位置分布特点与交叉点不符值的时间分布特性进行了系统分析,并运用4种基于时间的函数模型对交叉点不符值进行平差处理和对比分析。在试验区(0°N~60°N, 50°W~0°W)内,4种交叉点平差模型均能使交叉点高程不符值中误差从平差前的62.1m降至37m以内,在此基础上产生的DEM条带现象消失或减弱,表明交叉点平差能明显改进DEM的质量。     

基于“嫦娥”卫星三线阵CCD立体相机的月球表面三维建模

＂嫦娥＂卫星三线阵CCD立体相机是实现月表地形观测的重要荷载,其以前、正、后视3种视角对月表进行连续扫描,获得南、北纬70°范围内3种不同倾角的二维推扫影像。在无月面控制点、卫星位置和姿态数据的条件下,基于数字摄影测量理论提出一种建立月表三维模型的方法：通过影像匹配获得前、正、后视二维推扫影像中的立体像对的像点坐标,在此基础上结合用准控制点后方交会解得的嫦娥卫星的空间位置和姿态数据,通过前方交会的方法解算出像元对应月面点的月球表面数字高程模型（DEM）径向高度数据,进而得到月表高程拟合模型、等高线分布图等,实现月表三维模型的建立。     

嫦娥三号月基光学望远镜几何定位精度分析

介绍了嫦娥三号月基光学望远镜的工作原理、涉及的坐标系统及其转换关系, 研究探测数据的几何定位方法, 并通过算例分析几何定位精度。研究结果显示, 通过几何定位能够得到误差小于0.2°的天体天文坐标, 解算精度优于月基光学望远镜的指向精度。