空间探测与机器视觉

课程编码：180215082503M4001H 英文名称：Space Exploration and Machine Vision 课时：20 学分：1.00 课程属性：研讨课 主讲教师：万雪

本课程主要目的为，通过讲授空间探测实例，教会学生：1. 如何利用机器学习等数学思维解决航天相关工程问题 2. 如何在空间探测复杂约束条件下跳出固有思维不断去思考创新等。
本课程采用案例与理论相结合，每次讲授内容通过一个空间探测的案例切入，挖掘实例背后的数学与算法原理，深入浅出地讲解机器视觉相关的理论与算法。课程通过双线程推进：
一条主线为空间探测任务，从行星的轨道计算，到轨道器在轨视觉智能感知，最后到着陆器和巡视器视觉系统，融合航天轨道、仿生物学、地质学等与行星探测相关知识；
另一条主线为基础数学理论的讲解，从思维方法层面讲述回归分析、傅立叶变换等基础数学开始，到特征、稀疏匹配、密集匹配/光流，最后到位姿图优化、SLAM系统原理等机器视觉知识点讲解。
本课程融合人工智能、机器人学、计算机视觉、行星探索前沿科学进展，培养学生逻辑思维和创新思维能力。课程将以启发式案例授课为主，培养学生将基础数学、计算机知识与空间探测相融合的能力。同时，通过课程设计的形式，鼓励学生针对未来空间探测任务进行设计，利用提供的计算和传感器平台进行动手实践，并进行课程答辩。

高等数学、大学物理

第一章 谷神星的发现与线性回归 2.0学时 万雪
第1节 课程介绍与考核方式
第2节 谷神星发现与研讨
第3节 回归分析的相关基础理论知识
第4节 深度学习在空间探测中的应用研讨
第二章 航天中无处不在的傅里叶变换 2.0学时 万雪
第1节 傅里叶变换及其在行星探测轨道中的应用
第2节 线性时不变系统、频域卷积知识
第3节 频域与深度学习研讨
第三章 行星着陆与图像特征提取 2.0学时 万雪
第1节 行星着陆地形匹配
第2节 图像特征发展历程
第3节 研讨如何利用AI算法实现行星着陆
第四章 火星沙丘运动与光流估计 2.0学时 万雪
第1节 鸟类姿态控制与视觉导航
第2节 稀疏光流、稠密光流
第3节 研讨如何光流如何应用
第五章 地外生命迹象发现与逻辑回归 2.0学时 万雪
第1节 地外生命探索中的语义识别问题
第2节 逻辑回归数学原理
第3节 如何利用人工智能进行地外生命迹象发现
第六章 火星车视觉系统与图优化 2.0学时 万雪
第1节 火星车系统
第2节 火星三维重建与视觉导航定位案例
第3节 未来行星探测形式研讨
第七章 火星车避障与语义SLAM 2.0学时 万雪
第1节 行星机器人如何与环境交互？
第2节 语义感知与控制
第3节 讨论行星探测如何实现感知与控制的协同
第八章 多机器人行星联合探测 2.0学时 万雪
第1节 多机器人联合月球熔岩井探测计划
第2节 多机器人联合位姿估计
第3节 研讨未来熔岩井探测多机器人协同方式
第九章 未来空间探测 2.0学时 万雪
第1节 空间探测前沿项目案例介绍
第2节 机器视觉与人工智能前沿

万雪，研究员，主要研究方向为空间机器视觉、空间场景感知与视觉导航定位