基于立体视觉的月球探测器路径规划算法
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不敏感 ，能够定量地提取特征 点，且所得特征点分布合理 。
普遍 采用包含 立体视觉 的环境感 知系统来检测离车体较近 的 障碍 物并完成 局部避 障，如 Ｓ ｊｕｎ ｒ ｏｏ ｒｅ、勇气 号和机遇号等 。
在全局环境未 知的路径规划 领域，障碍物描述 方式主要
图１ 为月球模拟实验场某 障碍物场景 的特征点提取情况 。
然而 ，当环境 中可能产 生局部极小点时 ，Ｖ Ｈ算法并不 Ｆ
＿ ＿
（） ａ左视 图 （） ｂ右视 图
图 １ 特征 点提取
角点的匹配通过以下 ３个步骤完成 ：
（） 始化 ： １初 按照相 关系数函数进行 ２幅图像角点问的双
向初 始 匹配 ，在 初始 匹配 的基础 上采 用 Ｒ ＮＳ Ｏ、ａ ｄｍ Ａ Ａ Ｒ ｎｏ
（ ｒｎ ｐ ｒ ｔ ｎＣ ｌ ｇ ， ｉ ｎＵ ｉ ｅｓ ｙ Ｃ ａ ｇ ｈ ｎ １ ０ ２ ） Ｔ ａ ｓ ｏｔ ｉ ｏｌ ｅ ｌ ｉ ｎ ｖ ｒｉ ， ｈ ｎ ｃ ｕ ３ ０ ５ ａｏ ｅ ｌ ｔ
［ ｓｒ ｃ］Ｔ ｅｌ ｅｏ ｓ ｃｅａｏｄ ｎ ｅ ａ ｌｎ ｉｇｆｒｌｎｒｒｖ ｒｓ ｒｏｖｓ ｎｔｃｎ ｌｇ ｓ ｐ ｌ ｄｔ ｒｃｐ ｏｔ ｎ ｉ ｎ ｎｓ ａｄａ Ａｂｔａ ｔ ｏｒａｉ ｂ ｔ ｌ ｖ ｉａ ｃ ｔ ｐａ ｎｎ ｏ ａ ｅ，ｔ ｅ ｉｏ ｈ ｏｏ ｙｉ ａｐｉ ｐｅｅｔ ｒｎ ｖｒ ｍｅ ｔ，ｎ ｚ ａ ｐｈ ｕ ｏ ｅ ｉ ｅ ｅ ｏ ｆ ｅ ｏ
有势场法、栅格法以及将两者结合的虚拟力场法等 ，由于势 场法把所有信息压缩为单位合力 ，容易将有关障碍物分布的
有价值信息丢失 ，因此 目前较多沿用早期 Ｃ ＭＵ 提出的障碍
物概率栅格模型 ，如 ＭＥ 火星车采 用的局部避障 Ｍｏｐ ｉ Ｒ ｒｈｎ 算法。 文献 ［］ １提出的向量场直方图（ Ｆ ） Ｖ Ｈ 方法也是在 Ｃ ＭＵ模 型 的基础上发展而来 的，它使 用两级数据缩减技术 ，适合将 不 同传感器获得 的数据 以统一 的方式表示 ，也适用于容纳不 精确 的传感 器数据 ，已被 广泛应用到 以声纳 、激 光雷达 Ｊ 为 障碍物探测传感器 的机器人避障导航系统 中。
中图分类号：Ｐ８ Ｔ１
基 于 立体 视 觉 的 月球 探 测 器路径 规 划算 法
李琳辉 ，王荣本 ，郭 烈 ，金 立生 ，陈百超
（ 吉林大学交通学院 ，长春 １０ ２ ） ０５ ３
摘
要 ：以实现月球探测器 的避障路径规划为 目 ， 标 采用立体视觉技术感知车前环境 ， 设计一套基于特征 匹配 的车前 障碍物检测算法 。构
Ｐａ ｈ Ｐ ａ ｎ ｎ ｇ ｒ ｔ ｍ ｏ ｎ ｒＲｏ ｅ ｓ ｄ ０ ｔ ｒ ｏＶｉｉ ｎ ｔ ｌ ｎ ｉ ｇＡｌ ｏ ｉｈ ｆ ｒＬｕ ａ ｖ ｒＢａ ｅ ｎ Ｓ ｅ ｅ ｓｏ
ＬＩＬｉ ｕ ， ｎ ｈ ｉＷＡＮＧ ｎ －ｅ ， Ｒｏ ｇｂ ｎ ＧＵＯ ｅ Ｊ Ｎ —ｈｅ ｇ ＣＨＥＮ ｉｃ ａ Ｌｉ， Ｉ Ｌｉｓ ｎ ， Ｂａ－ｈ ｏ
维普资讯
第３ ４卷 第 ９ 期
Ｖ １３ ｏ．４
・
计
算
机
工
程
２０ ０８年 ５月
Ｍａ ２０ ｙ’ ０ ８
Ｎ ｏ９ ．
Ｃｏ ｐ ｅ ｍ ｕｔ ｒＥｎｇ ｎｅ ｒｎｇ ｉ ｅｉ
人工 智 能及识 别技 术 ・
文章编号：１ ０ ３２（０）ｍ０１ －２ 文献标识码： ０ － ４８０８ ９＝２１ ０ ０ ２ ０－ － Ａ
ｆ ａ ｕ ｅ ｂ ｓ ｄ ｏ ｓａ ｌ ｅｅ ｔｏ ｅｈｏ ｓ ｄ ｓ ｇ ｅ Ｈｉｔ ｇ ａ Ｂｕ ｌ ｏ ｉ ｍ ｓｐｒ ｓ ｎ ｅ ｏ ｒ ａｉ ｅ ｏ ｔ ｃｅ ａ ｏ ｄ ｎ ｅ ｐ ｔ ａ ｎ ｎ Ｔｈ ｒｄ ｅ ｔ ｒ － ａ ｅ ｂ ｔ ｃ ｅ ｄ ｔ ｃ ｉ ｎ ｍ ｔ ｄ ｉ ｅ ｉ ｎ ｄ． ｓｏ ｒ ｍ ｇ ａ ｇ ｒｔ ｈ ｉ ｅ ｅ ｔｄ ｔ ｅ ｌ ｂｓａ ｌ ｖ ｉ ａ ｃ ａ ｈ ｐｌｎ ｉ ｇ． ｅ ｗｏ ｌ ｚ ｍ ｏ ｌ ｓｄ ｓ ｒｂ ｄ ｕ ｉ ｇ ａｐｏ ａ ｏ ｒ ｉ ａｅ ｉｔ ｇ ａ ． ｏ ｌ ｏ ｖ ｒ ｅ ｃ ｎ ｕ ｅ ｙ ｍ ｏ ｉ ｎ ｔ — ｏ ｌ ｅ ａ ｏ ｎ ｏ ｎ ａ ｙ ｆ ｌｏ ｎｇ ｂ ｈａ ｉ ｒ ｄｅ ｅ ｃ ｉ ｅ ｓｎ ｌ ｃ ｏ ｄ ｎ ｔ ｓｈ ｓｏ ｒ ｉ ｒ ｍ Ｇｌ ｂａ ｃ ｎ ｅ ｇ ｎ ｅ ｉ ｅ ｓ ｒ ｄ ｂ ｔ ・ｏ ｇ ａ ｈ ｖｉ ｒａ ｄ ｂ ｕ ｄ ｒ ｏ ｌ ｗｉ ｅ ｖ ｏ ｓ ｏ ｂ ｗｏ ｋ ｎ ｇ ｔ ｅ ． － ｒ ｃ ｎｓ ｕ ｔ ｎ ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｅ ｎｄ ｓｍｕｌｔｏ ｓｃ ｎ ｒ ｔ ｅｅ ｅ ｔｖ ｎ ｓ ｆｔ ｅ ｍｅ ｏ ． ｒ ｉ ｇ ｔ ｅ ｒ ３ Ｄ ｅ ｏ ｔ ｃ ｉ ｅ ｈ ｏ ｏ ｉ ｓａ ｉ ｏ ｈ ｒ ｏ ａｉ ｎ ｏ ｆ ｍ ｆ ｃ ｅ ｅ ｓｏ ｔ ｄ ｉ ｈ ｉ ｈ ｈ
造极坐标直 方图描述环境空间 ， 出一种基于视觉感 知的直 方图 Ｂ ｇ 提 ｕ 路径规划算法 。 通过朝 目标移动和沿障碍物边界滑动 ２ 种行为 的切换
来保证 算法全 局收敛 。实景重构与仿真实验验证 了算法 的有效性 。
关键词 ：月球 探测器 ；立体视觉 ；路径规划 ；直方 图 Ｂ ｇ ｕ
［ ｙｗｏ ｄ ］ｌｎ ｏｅ； Ｋｅ ｒ ｓ ｕ ａ ｒｖ ｒｓ ｅ ｉ ｏ ； ａ ｐａｎｎ ； ｓ ｇａ Ｂ ｇ ｒ ｅ ｉ ｈ ｔ
１ 概 述
在 目前较 为受 人瞩 目的几种行星巡视探测器 或样机 中 ，
Ｈａ ｉ ｒ ｓ角点提取 简单 、稳 定，对噪声、光照条件等情况 ｒ
普遍 采用包含 立体视觉 的环境感 知系统来检测离车体较近 的 障碍 物并完成 局部避 障，如 Ｓ ｊｕｎ ｒ ｏｏ ｒｅ、勇气 号和机遇号等 。
在全局环境未 知的路径规划 领域，障碍物描述 方式主要
图１ 为月球模拟实验场某 障碍物场景 的特征点提取情况 。
然而 ，当环境 中可能产 生局部极小点时 ，Ｖ Ｈ算法并不 Ｆ
＿ ＿
（） ａ左视 图 （） ｂ右视 图
图 １ 特征 点提取
角点的匹配通过以下 ３个步骤完成 ：
（） 始化 ： １初 按照相 关系数函数进行 ２幅图像角点问的双
向初 始 匹配 ，在 初始 匹配 的基础 上采 用 Ｒ ＮＳ Ｏ、ａ ｄｍ Ａ Ａ Ｒ ｎｏ
（ ｒｎ ｐ ｒ ｔ ｎＣ ｌ ｇ ， ｉ ｎＵ ｉ ｅｓ ｙ Ｃ ａ ｇ ｈ ｎ １ ０ ２ ） Ｔ ａ ｓ ｏｔ ｉ ｏｌ ｅ ｌ ｉ ｎ ｖ ｒｉ ， ｈ ｎ ｃ ｕ ３ ０ ５ ａｏ ｅ ｌ ｔ
［ ｓｒ ｃ］Ｔ ｅｌ ｅｏ ｓ ｃｅａｏｄ ｎ ｅ ａ ｌｎ ｉｇｆｒｌｎｒｒｖ ｒｓ ｒｏｖｓ ｎｔｃｎ ｌｇ ｓ ｐ ｌ ｄｔ ｒｃｐ ｏｔ ｎ ｉ ｎ ｎｓ ａｄａ Ａｂｔａ ｔ ｏｒａｉ ｂ ｔ ｌ ｖ ｉａ ｃ ｔ ｐａ ｎｎ ｏ ａ ｅ，ｔ ｅ ｉｏ ｈ ｏｏ ｙｉ ａｐｉ ｐｅｅｔ ｒｎ ｖｒ ｍｅ ｔ，ｎ ｚ ａ ｐｈ ｕ ｏ ｅ ｉ ｅ ｅ ｏ ｆ ｅ ｏ
有势场法、栅格法以及将两者结合的虚拟力场法等 ，由于势 场法把所有信息压缩为单位合力 ，容易将有关障碍物分布的
有价值信息丢失 ，因此 目前较多沿用早期 Ｃ ＭＵ 提出的障碍
物概率栅格模型 ，如 ＭＥ 火星车采 用的局部避障 Ｍｏｐ ｉ Ｒ ｒｈｎ 算法。 文献 ［］ １提出的向量场直方图（ Ｆ ） Ｖ Ｈ 方法也是在 Ｃ ＭＵ模 型 的基础上发展而来 的，它使 用两级数据缩减技术 ，适合将 不 同传感器获得 的数据 以统一 的方式表示 ，也适用于容纳不 精确 的传感 器数据 ，已被 广泛应用到 以声纳 、激 光雷达 Ｊ 为 障碍物探测传感器 的机器人避障导航系统 中。
中图分类号：Ｐ８ Ｔ１
基 于 立体 视 觉 的 月球 探 测 器路径 规 划算 法
李琳辉 ，王荣本 ，郭 烈 ，金 立生 ，陈百超
（ 吉林大学交通学院 ，长春 １０ ２ ） ０５ ３
摘
要 ：以实现月球探测器 的避障路径规划为 目 ， 标 采用立体视觉技术感知车前环境 ， 设计一套基于特征 匹配 的车前 障碍物检测算法 。构
Ｐａ ｈ Ｐ ａ ｎ ｎ ｇ ｒ ｔ ｍ ｏ ｎ ｒＲｏ ｅ ｓ ｄ ０ ｔ ｒ ｏＶｉｉ ｎ ｔ ｌ ｎ ｉ ｇＡｌ ｏ ｉｈ ｆ ｒＬｕ ａ ｖ ｒＢａ ｅ ｎ Ｓ ｅ ｅ ｓｏ
ＬＩＬｉ ｕ ， ｎ ｈ ｉＷＡＮＧ ｎ －ｅ ， Ｒｏ ｇｂ ｎ ＧＵＯ ｅ Ｊ Ｎ —ｈｅ ｇ ＣＨＥＮ ｉｃ ａ Ｌｉ， Ｉ Ｌｉｓ ｎ ， Ｂａ－ｈ ｏ
维普资讯
第３ ４卷 第 ９ 期
Ｖ １３ ｏ．４
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计
算
机
工
程
２０ ０８年 ５月
Ｍａ ２０ ｙ’ ０ ８
Ｎ ｏ９ ．
Ｃｏ ｐ ｅ ｍ ｕｔ ｒＥｎｇ ｎｅ ｒｎｇ ｉ ｅｉ
人工 智 能及识 别技 术 ・
文章编号：１ ０ ３２（０）ｍ０１ －２ 文献标识码： ０ － ４８０８ ９＝２１ ０ ０ ２ ０－ － Ａ
ｆ ａ ｕ ｅ ｂ ｓ ｄ ｏ ｓａ ｌ ｅｅ ｔｏ ｅｈｏ ｓ ｄ ｓ ｇ ｅ Ｈｉｔ ｇ ａ Ｂｕ ｌ ｏ ｉ ｍ ｓｐｒ ｓ ｎ ｅ ｏ ｒ ａｉ ｅ ｏ ｔ ｃｅ ａ ｏ ｄ ｎ ｅ ｐ ｔ ａ ｎ ｎ Ｔｈ ｒｄ ｅ ｔ ｒ － ａ ｅ ｂ ｔ ｃ ｅ ｄ ｔ ｃ ｉ ｎ ｍ ｔ ｄ ｉ ｅ ｉ ｎ ｄ． ｓｏ ｒ ｍ ｇ ａ ｇ ｒｔ ｈ ｉ ｅ ｅ ｔｄ ｔ ｅ ｌ ｂｓａ ｌ ｖ ｉ ａ ｃ ａ ｈ ｐｌｎ ｉ ｇ． ｅ ｗｏ ｌ ｚ ｍ ｏ ｌ ｓｄ ｓ ｒｂ ｄ ｕ ｉ ｇ ａｐｏ ａ ｏ ｒ ｉ ａｅ ｉｔ ｇ ａ ． ｏ ｌ ｏ ｖ ｒ ｅ ｃ ｎ ｕ ｅ ｙ ｍ ｏ ｉ ｎ ｔ — ｏ ｌ ｅ ａ ｏ ｎ ｏ ｎ ａ ｙ ｆ ｌｏ ｎｇ ｂ ｈａ ｉ ｒ ｄｅ ｅ ｃ ｉ ｅ ｓｎ ｌ ｃ ｏ ｄ ｎ ｔ ｓｈ ｓｏ ｒ ｉ ｒ ｍ Ｇｌ ｂａ ｃ ｎ ｅ ｇ ｎ ｅ ｉ ｅ ｓ ｒ ｄ ｂ ｔ ・ｏ ｇ ａ ｈ ｖｉ ｒａ ｄ ｂ ｕ ｄ ｒ ｏ ｌ ｗｉ ｅ ｖ ｏ ｓ ｏ ｂ ｗｏ ｋ ｎ ｇ ｔ ｅ ． － ｒ ｃ ｎｓ ｕ ｔ ｎ ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｅ ｎｄ ｓｍｕｌｔｏ ｓｃ ｎ ｒ ｔ ｅｅ ｅ ｔｖ ｎ ｓ ｆｔ ｅ ｍｅ ｏ ． ｒ ｉ ｇ ｔ ｅ ｒ ３ Ｄ ｅ ｏ ｔ ｃ ｉ ｅ ｈ ｏ ｏ ｉ ｓａ ｉ ｏ ｈ ｒ ｏ ａｉ ｎ ｏ ｆ ｍ ｆ ｃ ｅ ｅ ｓｏ ｔ ｄ ｉ ｈ ｉ ｈ ｈ
造极坐标直 方图描述环境空间 ， 出一种基于视觉感 知的直 方图 Ｂ ｇ 提 ｕ 路径规划算法 。 通过朝 目标移动和沿障碍物边界滑动 ２ 种行为 的切换
来保证 算法全 局收敛 。实景重构与仿真实验验证 了算法 的有效性 。
关键词 ：月球 探测器 ；立体视觉 ；路径规划 ；直方 图 Ｂ ｇ ｕ
［ ｙｗｏ ｄ ］ｌｎ ｏｅ； Ｋｅ ｒ ｓ ｕ ａ ｒｖ ｒｓ ｅ ｉ ｏ ； ａ ｐａｎｎ ； ｓ ｇａ Ｂ ｇ ｒ ｅ ｉ ｈ ｔ
１ 概 述
在 目前较 为受 人瞩 目的几种行星巡视探测器 或样机 中 ，
Ｈａ ｉ ｒ ｓ角点提取 简单 、稳 定，对噪声、光照条件等情况 ｒ