本技术属于计算机视觉、图像处理及空间工程领域,其公开了一种基于改进神经辐射场算法的月壤试件原位三维重建方法,包括获取月壤试件的多视角图像集,进行月面光照自适应调整;多视图立体视觉计算高分辨率相机位姿,获取深度图;基于Vision Transformer模型生成神经编码卷,提取多维特征向量;生成神经辐射场,预测体积点的渲染特征;进行可微体积渲染,并使用颜色渲染、深度和光照三类损失反馈优化;使用移动立方体算法进行网格提取,获取三维网格模型;针对月壤背景纹理相似导致的特征提取困难和重建误匹配难点,有效解决月面不均匀光照条件下重建精度低问题,实现月壤试件的高质量、高精度原位快速三维重建。
背景技术
当今月面原位建造技术因其高深空探测效率被各航天强国列为重点发展方向。学者们提出的多条相关技术路线都涉及加工月壤成型砖体作为建筑材料。然而,现有月壤砖多基于模拟月壤制备,在地面模拟环境中测试,其在月面极端场景下的真实性能尚不清楚,亟需原位开展相关物理试验进行测定,从而为未来的基地建设提供重要的材料和结构数据。
为在月面进行有效的物理试验,使用三维重建技术快速精确获取月壤试件的三维尺寸、表面粗糙度等基本参数是至关重要。然而,月面的光照条件极为不均匀,显著影响图像质量,使得基于图像的三维重建精度低、质量差。此外,月壤试件的纹理结构与月面背景高度相似,特征提取时容易混淆造成误匹配问题,引入噪声和错误数据,进一步加大重建难度。近年来,基于神经辐射场(NeRF)的三维重建技术因其在图像生成和重建中的优越性能而备受关注,但其应用到月面环境仍面临光照敏感、训练时间长等问题,这对于快速高效的原位三维重建是不够理想的。
因而面向月面极端环境,现迫切需要提出新颖的月壤试件原位快速三维重建方法,实现在复杂的光照条件下获取高质量的图像数据、相似纹理结构条件下有效提取和匹配特征以及资源受限条件下进行快速高效计算,从而获取月壤试件高精度、高质量的重建模型,为后续物理实验开展提供可靠参数。
实现思路