视觉信息处理与应用国家工程实验室空间视觉团队。西安交大供图
中新网西安11月24日电 (田进 车孟莹 李莉)24日，嫦娥五号探测器搭载长征五号运载火箭成功发射。
“嫦娥五号”的表取采样视觉信息处理系统，正是由西安交大人工智能学院郑南宁院士指导下的视觉信息处理与应用国家工程实验室空间视觉团队完成，项目负责人是王飞教授。
此次承担月表采样任务的组合体为着陆器和上升器的组合体，由着陆器搭载着上升器降落在月球正面的吕姆克山脉附近，并由着陆器身上安装的“岩心钻探机”和“机械臂”等多样化采样工具完成月岩和月壤的自动采样，而后送至上升器的器具中封装保存。因此，采样的视觉信息处理系统直接关系到采样任务的成败。西安交大团队负责这一重要环节——通过表取采样视觉信息处理系统引导机械臂进行自主采样并确保效率和精确度，还要将采样过程中的图像压缩传送回来，供地面工作人员进行精准研究和分析。
与地球相似，月球也进行自转运动，因此月球上也像地球一样有白天和黑夜之分。不过，由于月球自转一周的时间等于一个恒星月(27天7小时43分11.47秒)，月球上一天的时间大约相当于地球的1个月。一个白天的时间大约相当于地球的14天，黑夜的时间大约也相当于地球的14天。项目总体负责人王飞表示，在实际采样抓取过程中，必须让机械臂满足视觉闭环各项指标要求，视觉自主引导，确保采样工具成功抓取并完成封装动作。月昼状态下，光照强度远超地球，而且月球表面地形复杂，团队必须反复模拟和测试各种工况下视觉信息处理系统的处理结果是否满足需求。
例如，在强光照环境下自动曝光试验和测试中，需验证自动曝光功能在强光照环境下的成像质量，是否能准确引导机械臂自主完成抓取和放置动作，确保机械臂使用的精确度。不同强度的光照，甚至器械着陆月球表面不同的倾斜角度，都是需要考虑的因素。综合这些条件轻微的改变，他们需要反复测试视觉系统的精度，一般一个实验需要持续1到2个月。
在图像压缩传输可靠性实验验证中，团队使用彩色小球和复杂标记验证图像压缩算法。软件负责人张秋光说，“我们购买了20万个直径约5mm左右的彩色小球，模拟复杂环境，测试图像压缩算法，确保在各类场景下图像压缩算法满足指标要求。”同时，打印多张大幅面的复杂图案进行测试，通过不同距离和姿态下误差分析，完成三维位姿精度测试和目标识别率测试。
团队成员表示，在做这些实验的时候，最难的并不是实验耗时长、实验条件复杂，最难的是“归零”——只要一个数据或者算法出现了偏差，哪怕是概率极低的情况，也会导致软件“归零”。按照航天质量要求完成“归零”既是一项艰巨的任务也是一个团队成长的助推器，他们没有退缩。王飞说，“办法总比困难多！我们没时间也不能后退，我国的航天事业起步晚，我们想要实现追赶超越，必须分秒必争！”
在各种严苛的技术指标要求下，该团队发扬西迁精神，经过预研阶段、初样阶段、正样阶段的埋头苦干，经过无数次的试验与验证，终于圆满完成了任务。对于这支平均年龄在35岁左右的团队而言，整个研究过程更像是一堂“成长课”。(完)
