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面向具有半全球匹配和超像素分割的行星导航地图的立体视觉图像处理

Stereovision Image Processing for Planetary Navigation Maps with Semi-Global Matching and Superpixel Segmentation

Yan-Shan Lu, Miguel Arana-Catania, Saurabh Upadhyay, Leonard Felicetti

arXiv
2025年9月6日

火星探测需要精确可靠的地形模型,以确保火星车在其不可预测且经常危险的景观中安全导航。 立体视觉在漫游者的感知中起着关键作用,通过立体匹配生成精确的深度图,允许场景重建。 最先进的火星行星探索使用传统的局部块匹配,聚合成本超过方形窗户,并通过平滑度限制来缩小差异。 然而,这种方法经常与低纹理图像,遮挡和重复模式作斗争,因为它只考虑有限的相邻像素,并且缺乏对场景上下文的更广泛理解。 本文使用基于超像素的改进的Semi-Global Matching(SGM)来减轻固有的块状工件并恢复丢失的细节。 该方法平衡了SGM的效率和准确性,并增加了上下文感知的分割,以支持更连贯的深度推断。 拟议的方法已在三个数据集中进行了评估,结果取得了成功:在火星模拟中,获得的地形图显示出更好的结构一致性,特别是在倾斜或易遮挡区域。 岩石后面的大间隙,在原始间隙输出中很常见,并且更准确地捕获小岩石和边缘等表面细节。 另外两个数据集,评估以测试该方法的一般鲁棒性和适应性,显示更精确的差异图和更一致的地形模型,更适合火星自主导航的需求,以及非闭塞和全图像错误指标的竞争准确性。 本文概述了整个地形建模过程,从查找相应的功能到生成最终的2D导航地图,提供了适合未来行星探索任务中集成的完整管道。

Mars exploration requires precise and reliable terrain models to ensure safe rover navigation across its unpredictable and often hazardous landscapes. Stereoscopic vision serves a critical role in the rover's perception, allowing scene reconstruction by generating precise depth maps through stereo matching. State-of-the-art Martian planetary exploration uses traditional local block-matching, aggregates cost over square windows, and refines disparities via smoothness constraints. However, this me...