空間數(shù)據(jù)融合及其可視化在深空探測(cè)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(cè)中的應(yīng)用為背景，討論了遙感圖像特征點(diǎn)匹配，遙感圖像決策級(jí)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(yùn)動(dòng)可視化仿真等關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)現(xiàn)方案，并構(gòu)建了深空探測(cè)可視化仿真系統(tǒng)。論文的主要研究?jī)?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(jí)融合算法的基本原理，研究了圖像特征點(diǎn)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(duì)匹配方法進(jìn)行了比較試驗(yàn);針對(duì)遙感圖像融合算法的選擇策略，研究了粗糙集的知識(shí)約簡(jiǎn)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(jí)融合。
　　2.針對(duì)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(diǎn)匹配測(cè)度，利用RANSAC算法對(duì)兩視圖相對(duì)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(diǎn)匹配方法，本方法具有搜索范圍小、速度快的特點(diǎn)，并提高了自

3、動(dòng)匹配的可靠性和精度;針對(duì)自動(dòng)化和實(shí)時(shí)性兩個(gè)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(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星和探測(cè)機(jī)器人對(duì)地序列圖像的三維地形重建。
　　3.針對(duì)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(diǎn)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(diǎn)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(shí)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(shí)空基準(zhǔn)，研究了深空環(huán)境的時(shí)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(duì)航天器運(yùn)動(dòng)可視化仿真，分析了航天器的軌道姿態(tài)運(yùn)動(dòng)，重點(diǎn)對(duì)航天器進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)理論分析，研究了航天器運(yùn)動(dòng)可

5、視化仿真的具體要求與計(jì)算流程，實(shí)現(xiàn)了航天器運(yùn)動(dòng)可視化仿真;針對(duì)探測(cè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)可視化仿真，以月球車為例，分析了月球車的控制過(guò)程、車體結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)模式，重點(diǎn)對(duì)月球車進(jìn)行運(yùn)動(dòng)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(shí)現(xiàn)了虛擬月面環(huán)境下月球車運(yùn)動(dòng)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(cè)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(cè)試數(shù)據(jù)及工程應(yīng)用。
　　論文所取得的