月球探測車雙目立體視覺系統(tǒng)研究的中期報告

月球探測車雙目立體視覺系統(tǒng)研究的中期報告一、引言在未來的月球探索探測任務(wù)中，月球探測車將成為重要的工具。在探測車行駛過程中，需要具有一定的環(huán)境感知能力，以自主避障、進行地形分析等操作。雙目立體視覺技術(shù)可以在探測車移動過程中獲取地形和障礙物的三維信息，因此被廣泛應(yīng)用于移動機器人領(lǐng)域。本報告介紹了月球探測車雙目立體視覺系統(tǒng)實現(xiàn)的中期進展情況。報告分為以下幾個部分：(1)研究背景；(2)雙目立體視覺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計；(3)立體匹配算法的實現(xiàn)；(4)實驗驗證結(jié)果；(5)結(jié)論與展望。二、雙目立體視覺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計雙目立體視覺系統(tǒng)由兩個相機組成，分別拍攝同一場景，通過圖像差異計算得到深度信息。為了滿足月球探測車的實際需求，我們設(shè)計了以下幾個模塊：1.硬件設(shè)計針對月球環(huán)境條件，我們使用了低功耗、輕量級的相機組件，并對其進行了穩(wěn)定性設(shè)計。此外，我們還采用了特殊的保護設(shè)計，以確保相機組件可以在月球環(huán)境下安全運行。2.相機標定相機標定是指確定相機內(nèi)參和外參，是進行雙目立體視覺匹配的前提。我們使用了基于張正友方法的標定算法，對相機進行了標定，并得到了相機內(nèi)參矩陣和外參矩陣。3.圖像預(yù)處理為了提高算法效率，在進行立體匹配之前，需要對左右兩幅圖像進行預(yù)處理，去除噪聲、增強對比度等。4.立體匹配算法立體匹配是雙目立體視覺的核心算法，其目的是計算出左右兩個攝像機之間對應(yīng)像素點的深度值。我們采用了SAD（SumofAbsoluteDifferences）算法進行匹配，并通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)改進了匹配效果。5.深度圖可視化為了更好地觀測深度信息，我們使用了OpenCV圖形庫，將深度圖以偽彩色的形式進行可視化。三、立體匹配算法的實現(xiàn)在立體匹配算法的實現(xiàn)中，我們主要采用了以下兩種方法：1.SAD算法SAD算法是一種基于像素級別距離計算的立體匹配算法。其思想是：對于左目圖像中的每個像素，計算其在右目圖像中與其鄰域內(nèi)所有像素的灰度差的絕對值之和，得到匹配代價，選取代價最小的像素作為其對應(yīng)的深度值。2.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)改進算法由于SAD算法在復(fù)雜背景下容易出現(xiàn)誤匹配，并且在圖像中存在大面積平坦區(qū)域時無法得到準確匹配，我們引入了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對其進行改進。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的目的是對不同半徑鄰域內(nèi)的像素點之間的相似度進行學習，進而得到更準確的匹配結(jié)果。四、實驗驗證結(jié)果我們在自主設(shè)計的實驗平臺上進行了試驗，實驗結(jié)果表明，我們的雙目立體視覺系統(tǒng)可以得到較為準確的深度信息，并可以實現(xiàn)簡單的避障操作。此外，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)改進算法在復(fù)雜環(huán)境下表現(xiàn)出了更好的匹配效果。五、結(jié)論與展望本報告介紹了月球探測車雙目立體視覺系統(tǒng)實現(xiàn)的中期進展情況。實驗結(jié)果表明，我們的系統(tǒng)可以實現(xiàn)較為準確