为了满足月球车视觉系统检测障碍物的时效性和可靠性需求, 提出了一种基于平面约束和自适应惩罚参数的半全局立体匹配算法。首先, 对极线校正后的两幅图像进行SIFT特征点提取与匹配, 同时提取边缘特征; 然后, 利用匹配的SIFT特征点拟合空间平面, 并根据平面估计左右图像所有像素点的视差搜索范围; 最后, 基于传统的半全局匹配算法, 采用自适应惩罚参数对左右图像进行立体匹配。实验结果表明: 所提出的算法有效地降低了计算复杂度, 其计算复杂度只有传统方法的19.9%, 对于视差不连续区域以及遮挡区域都能够获得正确的匹配结果。较传统半全局匹配方法无论在速度还是匹配精度上都得到明显提高, 为立体匹配的实际应用奠定了基础。

为实现嫦娥三号月球车全景相机图像的无缝镶嵌，针对全景相机序列图像光照不均、月表影像的特殊性等问题，提出了一种基于加速稳健特征(SURF)算法的嫦娥三号全景相机图像全景镶嵌方法。采用SURF算法提取特征点，用SURF描述子的欧氏距离作为判定度量进行特征匹配。求取相邻两幅图像间的变换矩阵，并利用Levenberg-Marquardt非线性优化算法进行优化。采用基于线性插值的渐入渐出方法对图像重叠区域进行融合，实现月表图像的无缝镶嵌。结果显示，该方法针对嫦娥三号全景相机图像实现了快速准确的镶嵌，生成的镶嵌图满足月球车探测目标选取及路径规划的需求。

针对等距投影鱼眼成像模型，本文提出通过标定场方法对月球车避障像机进行自标定光束法平差，对月球车双目视觉避障像机的内参数、相对外参数进行标定。采用标定得到的参数，对摄影测量标志进行三维坐标恢复，得到标志在避障像机坐标系下的三维坐标。将该三维坐标与已知的三维坐标进行比较，利用比较的偏差结果评定避障像机的标定精度。实验结果表明，该方法完全满足避障像机标定精度要求。