空間數(shù)據(jù)融合及其可視化在深空探測中的應(yīng)用研究.pdf

1、論文以空間數(shù)據(jù)融合與可視化在深空探測中的應(yīng)用為背景，討論了遙感圖像特征點匹配，遙感圖像決策級融合、遙感序列圖像三維地形重建、多分辨率天體地形數(shù)據(jù)可視化以及深空環(huán)境與航天器運動可視化仿真等關(guān)鍵技術(shù)和實現(xiàn)方案，并構(gòu)建了深空探測可視化仿真系統(tǒng)。論文的主要研究內(nèi)容和成果包括:
　　1.探討了遙感圖像融合處理的基本流程和遙感圖像像素級融合算法的基本原理，研究了圖像特征點提取與匹配算法，在此基礎(chǔ)上創(chuàng)建了基于不變性特征描述的最小二乘匹配方法，并

2、對匹配方法進(jìn)行了比較試驗;針對遙感圖像融合算法的選擇策略，研究了粗糙集的知識約簡及融合算法的相關(guān)理論，完成了基于圖像特征和粗糙集的遙感圖像決策級融合。
　　2.針對遙感序列圖像三維地形重建，根據(jù)攝像機(jī)成像模型和多視圖幾何的基本理論，提出了引入圖像特征點匹配測度，利用RANSAC算法對兩視圖相對幾何關(guān)系參數(shù)進(jìn)行線性解算的方法;在線性解算的基礎(chǔ)上，創(chuàng)建了基于極線和單應(yīng)約束的密集點匹配方法，本方法具有搜索范圍小、速度快的特點，并提高了自

3、動匹配的可靠性和精度;針對自動化和實時性兩個問題，研究了重建圖像的選擇方法和三維地形重建的處理流程，實現(xiàn)了衛(wèi)星和探測機(jī)器人對地序列圖像的三維地形重建。
　　3.針對多分辨率天體地形數(shù)據(jù)的組織管理與可視化，根據(jù)瓦片金字塔模型的構(gòu)建原理，重點研究了可嵌套的瓦片金字塔模型、基于四叉樹的瓦片索引以及地形瓦片搜索策略:探討了Mipmap、Texture Clipmap和Geometry Clipmap算法的基本原理，在此基礎(chǔ)上創(chuàng)建了基于多目

4、標(biāo)中心的Geometry Clipmap繪制方案，重點研究了繪制方案的區(qū)域定義、Clipmap層構(gòu)建、數(shù)據(jù)更新、有效層選取以及裂縫消除，實現(xiàn)了瓦片金字塔模型與Geometry Clipmap相結(jié)合的多分辨率天體地形可視化。
　　4.根據(jù)深空環(huán)境的時空基準(zhǔn)，研究了深空環(huán)境的時空數(shù)據(jù)模型，為深空環(huán)境的分析和可視化提供了模型理論基礎(chǔ);針對航天器運動可視化仿真，分析了航天器的軌道姿態(tài)運動，重點對航天器進(jìn)行運動學(xué)理論分析，研究了航天器運動可

5、視化仿真的具體要求與計算流程，實現(xiàn)了航天器運動可視化仿真;針對探測機(jī)器人運動可視化仿真，以月球車為例，分析了月球車的控制過程、車體結(jié)構(gòu)及運動模式，重點對月球車進(jìn)行運動學(xué)理論分析，研究了模型建立、坐標(biāo)變換以及方程建立與求解，實現(xiàn)了虛擬月面環(huán)境下月球車運動可視化仿真。
　　5.綜合應(yīng)用上述研究的理論與方法，構(gòu)建了深空探測可視化仿真系統(tǒng)，介紹了系統(tǒng)的體系架構(gòu)、模塊組成及開發(fā)環(huán)境，并給出了系統(tǒng)的測試數(shù)據(jù)及工程應(yīng)用。
　　論文所取得的