《Scientific Data》：SPICE-HL3: Single-Photon, Inertial, and Stereo Camera dataset for Exploration of High-Latitude Lunar Landscapes
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本文针对高纬度月球区域机器人视觉环境恶劣的挑战，介绍了由卢森堡大学SnT实验室LunaLab设施采集的独特数据集。该研究通过模拟不同光照条件下的月球表面环境，提供了包含立体RGB-惯性数据、单目黑白图像及新型SPAD相机数据的多模态数据集，包含88个序列共130万张图像，为月球探测器在极端光照条件下的自主导航与科学成像任务提供了关键验证资源。
随着人类对月球探测的深入，高纬度区域因其潜在的水冰资源和持续光照条件成为重点目标。然而这些地区特有的低太阳高度角环境形成了强烈的明暗对比与动态阴影，给探测器的视觉导航系统带来严峻挑战。地面模拟此类极端光学条件需要高度专业化的实验设施，而现有数据集难以全面覆盖探测器在实际任务中可能遇到的光照场景。
为此，卢森堡大学SnT实验室的LunaLab团队构建了室内月球表面模拟设施，通过精确控制光照角度再现从黎明到夜间的多种高纬度光照条件。研究团队首次将单光子雪崩二极管(SPAD)相机与传统立体RGB相机、惯性测量单元(IMU)结合，在静态观测与动态巡航（慢速5 cm/s与快速50 cm/s）场景中采集了88组时序数据。该数据集不仅包含130万张多模态图像，还提供了完整的标定参数与时间同步信息，为验证极端光照下的视觉SLAM、深度估计等算法建立了新基准。
关键技术方法包括：1）基于LunaLab模拟设施的光照场景复现技术 2）多传感器（立体RGB相机+单目黑白相机+SPAD相机+IMU）同步采集系统 3）针对高动态范围环境的传感器标定方案 4）静态与动态双模式数据采集流程。
【主要研究结果】
光照模拟验证：通过调节光源角度成功生成了包含长阴影、低对比度等特征的典型高纬度月表光学环境，SPAD相机在弱光条件下展现出优于传统相机的动态捕捉能力。
多模态数据特性：立体相机提供基线为12cm的RGB-D数据，SPAD相机在等效于月球夜间的光照条件下（0.1lux）仍能输出有效图像，惯性数据采样频率达200Hz。
运动轨迹分析：对比不同速度下的传感器数据表明，慢速移动时视觉里程计误差降低40%，但SPAD相机在高速移动下仍能保持稳定的光子计数性能。
【结论与讨论】
该数据集首次将SPAD成像技术引入行星探测模拟环境，填补了极端光照条件下多模态验证数据的空白。通过精确复现高纬度月表的光学特征，为提升探测器在永久阴影区等敏感区域的自主导航能力提供了关键训练资源。未来可扩展至多机器人协同探测场景，并为深度学习驱动的感知算法优化提供数据支撑。相关数据已发表于《Scientific Data》并对外开放访问。
