基于改进动态规划法的月面地形三维重建

第40卷第10期 光电工程V ol.40, No.10 2013年10月Opto-Electronic Engineering Oct, 2013 文章编号：1003-501X(2013)10-0006-06

基于改进动态规划法的月面地形三维重建

李明磊1，刘少创1，彭松2，马友青3

( 1. 中国科学院遥感与数字地球研究所，北京 100101；

2. 北京空间飞行器总体设计部，北京 100094；

3. 武汉大学遥感学院，武汉 430072 )

摘要：月面巡视探测器导航相机获取的立体影像用于恢复月面地形的空间构型，可以直接服务于巡视器的导航定位工作。影像匹配算法直接关系到地形恢复的精度和可靠性, 改进动态规划影像匹配方法兼顾行列双向约束机制增强了视差空间的完备性，并通过动态设立种子点进行分段规划获得整体最优解。实验采用嫦娥二期工程地表试验影像进行论证，通过三角测量重构得到地面点云数据，与其他匹配方法的恢复结果和实地激光扫描地形数据进行了比对，证明了该匹配算法的匹配效率高于传统方法且恢复的点云数据精度可靠，满足于探月工程中巡视器定位导航的需求。

关键词：影像匹配；动态规划；地形重建；双向约束

中图分类号：TP751 文献标志码：A doi：10.3969/j.issn.1003-501X.2013.10.002

Improved Dynamic Programming in the Lunar Terrain Reconstruction

LI Minglei1，LIU Shaochuang1，PENG Song2，MA Youqing3

( 1. Institute of Remote Sensing and Digital Earth, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China;

2. Beijing Institute of Spacecraft System Engineering, Beijing 100094, China;

3. School of Remote Sensing and Information Engineering, Wuhan University, Wuhan 430072, China )

Abstract: The optical images from lunar rover could be used to reconstruct the lunar terrain spatial configuration. The products include 3D point cloud and digital orthophoto map, etc. While the images matching algorithm accuracy is closely related to the reconstruction’s accuracy and reliability, an improved dynamic programming matching method is required. Considering bidirectional constraints of row and column simultaneously and adding the dynamic seed point strategy, this algorithm can get global optimal solution with the advantages of high efficiency and stability. Compared with the result from others methods and the ground laser data, experimental results demonstrate that the method has a high accuracy and capability to meet the demand of lunar rover positioning and navigation exploration project.

Key words: image matching; dynamic programming; terrain reconstruction; bidirectional constraint

0 引 言

在我国嫦娥探月二期工程中月面巡视探测器将实现在月球表面自动巡视勘察并对感兴趣的科学目标实时就位探测。为保证巡视器在月面行驶过程中能科学有效的进行路径规划和导航工作，必须有可靠的周边地形数据作为参考。兼顾巡视器的载荷能力、地月传输效率和数据精度等因素，利用影像重建地形的方法恢复巡视器周边地形成为月面地形重建的首选。巡视器所携带的导航相机获取的立体像对具有曝光同步、成像参数稳定和像对重叠度高等特性，由此重建的地形数据是视觉导航的关键，立体匹配是重建工作中的

收稿日期：2013-06-23；收到修改稿日期：2013-08-15

基金项目：国家自然科学基金资助项目(41072298)

作者简介：李明磊(1987-)，男(汉族)，山东威海人。博士研究生，主要研究工作是遥感图像处理和三维重建。E-mail: minglei_li@https://www.360docs.net/doc/c92875449.html,。

https://www.360docs.net/doc/c92875449.html,