[01183702]基于机器视觉的月面巡视器环境感知与导航

从2005年获得浙江省科技厅的重点国际科技合作项目（2005C14008）的支持开始,在国家自然科学基金重点项目《基于机器视觉传感器的月球车导航和控制》（NSFC60534070）和国际合作项目（NSFC60811120020）的支持下,我们开始对月球车导航中应用机器视觉所面临的基础前沿问题开展全面、深入的研究。在此基础上,和中国航天科技集团公司相关部门持续开展了多方面的实质性合作,参加了我国月面巡视器月地间遥操作系统的研制工作,先后完成了《移动机器人视觉里程计算法研究》等6个合作项目,主要技术已经用在我国的嫦娥三号“玉兔”号月面巡视器（以下简称月球车）的相关系统中。 前后经过9年时间的艰苦努力,我们在基于机器视觉的月球车环境感知与导航相关的一系列关键问题研究中,取得了重要的成果。尤其对广角相机的模型和标定的基础理论问题,以及对立体匹配与三维重建、月面环境评估、环境建模、路径规划、视觉里程计、适合月面环境的高动态相机等关键技术研究取得了重要的突破。 项目主要创新点： （1）提出了鱼眼广角相机的广义统一模型及标定方法,基于球面匹配实现了鱼眼镜头全视场地形的致密重建,奠定了高精度的环境理解与导航的基础; （2）构建了视觉里程计的运动估计模型与优化方法,利用现有立体图像准确实现了大范围打滑行驶过程中月球车自身定位与路径场景复现; （3）完成了月球车遥操作分系统软件,并成功应用于探月工程嫦娥三号玉兔号月球车的遥操作。项目发表SCI/EI论文38篇,获得授权发明专利5项。 本项目的主要成果已经在我国的嫦娥三号探测器中得到成功应用,总体技术达到了目前国际一流水平,其中月面环境双目视觉里程计的研究达到国际领先。本项目的成果,一方面将继续为我国探月工程的后续研究服务,另一方面也可以应用到我国未来的火星探测工程中,为火星车的环境感知与导航提供重要的技术积累和支持。