基于单目视觉的非合作目标尺度及距离测量
发布时间：2021-10-20 18:55
利用光学成像系统获取航天器之间的相对位姿是航天领域的关键技术。目前,针对合作目标的研究已经比较成熟了,如航天器的交会对接、空间站的后勤补给等都已经投入使用。但是对于非合作目标,如在轨故障卫星维修、空间碎片等,则需要更多科研人员的投入。针对非合作目标尺度和距离的测量,不仅有助于非合作航天器之间的交会对接,而且能大概了解目标的几何尺寸。本文针对这一具有巨大潜在价值的方向进行研究,主要研究成果如下:1、对图像SIFT特征匹配阈值进行深入研究,提出了一种结合蛮力匹配法和固定阈值匹配法的自适应阈值的匹配方法。在此基础上,对单目相机平行于物体拍摄的序列图像利用该方法进行匹配,然后将匹配结果用于三维重建,可以重建出拍摄物体的稀疏三维点云。并基于OpenCV 3.1.0利用VS2013对上述方法进行实验验证。2、对相机平行于物体运动的情况进行分析,得出可以将图像帧之间的位移场近似代替光流场的结论。在此基础上,分别利用LK光流法和近似光流法求出特征点在图像平面的运动信息,结合相机运动信息便可以计算出该特征点与相机的距离。求出所有特征点的距离后取均值,作为非合作目标与相机之间的计算距离。针对茶叶盒、纸盒和...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所)四川省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三维重建
绪 论碎片与在轨服役的航天器、卫星或者空间站相撞，不仅会对这些价格高昂的备造成损坏，更甚者将威胁到宇航员的生命安全。一颗 10cm 的碎片就会导航天器完全报废，即使是几毫米的小颗粒，也可能会导致航天器无法正常工。而且，这些太空碎片之间的相互撞击不仅不会导致碎片数量的减少，反而导致更多、更小、更危险的碎片的产生。因此，太空碎片是目前人类继续探太空一大急需解决的问题。
图 1-3 故障卫星捕获内外研究现状对非合作目标测量进行的研究，近年来一直备受国内外广大研究人员。目前，美国、日本等国家都在积极投入到基于非合作目标的卫星之间对接、非目标的抓取等项目中。如美国的哈勃望远镜机器人修复计划、空间碎片清理卫星（SDMR）项目、ESA 的实验卫星服务计划（ESS）等[空间非合作目标的测量技术的研究主要集中在以下两个方面：1、非合作位姿测量，计算出航天器之间的相对位姿，从而实现追踪航天器的导航；2、非合作目标的尺寸测量，实现目标的几何尺寸和几何结构的判断，对该目标进行抓捕[10]。目前，众多航天大国都致力于非合作目标抓捕的但截止目前，尚没有一个成熟的非合作目标抓捕系统。因此，针对非合的研究在未来很长的一段时间里必然还是一个研究热点。本文主要针对二个方面进行研究。
【参考文献】：
期刊论文
[1]对空间碎片的相对位姿估计[J]. 宋亮,李志,马兴瑞. 宇航学报. 2015(08)
[2]显著区域检测算法综述[J]. 景慧昀,韩琦,牛夏牧. 智能计算机与应用. 2014(01)
[3]SIFT算法距离比阈值自适应改进研究[J]. 万剑华,孙姝娟,曾喆. 中国石油大学学报(自然科学版). 2013(04)
[4]空间非合作目标位姿光学测量研究现状[J]. 郝刚涛,杜小平. 激光与光电子学进展. 2013(08)
[5]基于SURF和快速近似最近邻搜索的图像匹配算法[J]. 赵璐璐,耿国华,李康,何阿静. 计算机应用研究. 2013(03)
[6]基于相位谱和调谐幅度谱的显著性检测方法[J]. 李崇飞,高颖慧,卢凯,曲智国. 中国图象图形学报. 2012(07)
[7]空间机器人非合作航天器在轨服务研究进展[J]. 梁斌,杜晓东,李成,徐文福. 机器人. 2012(02)
[8]基于距离比阈值参数自适应的SIFT算法研究[J]. 王泽梁,汪道寅,汪丽华. 陕西科技大学学报(自然科学版). 2011(05)
[9]基于视觉的三维重建技术综述[J]. 佟帅,徐晓刚,易成涛,邵承永. 计算机应用研究. 2011(07)
[10]国外空间非合作目标抓捕系统研究现状与关键技术分析[J]. 蔡洪亮,高永明,邴启军,卢昱. 装备指挥技术学院学报. 2010(06)
博士论文
[1]基于目标特征的单目视觉位置姿态测量技术研究[D]. 赵连军.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2014
[2]基于单目视觉的目标识别与定位研究[D]. 冯春.南京航空航天大学 2013
[3]图像序列光流场计算及三维场景恢复研究[D]. 陈震.西北工业大学 2003
硕士论文
[1]基于单目视觉的机器人定位技术研究[D]. 梁利嘉.燕山大学 2014
[2]基于单目视觉的三维重建[D]. 张涛.西安电子科技大学 2014
[3]非合作航天器视觉位姿测量方法的研究[D]. 王志超.哈尔滨工业大学 2013
[4]基于图像序列的目标三维重建技术研究[D]. 齐南.北京工业大学 2013
[5]基于光流法的机器人视觉导航[D]. 班跃海.南京理工大学 2012
[6]基于单目转双目的立体视觉技术研究[D]. 田浩鹏.哈尔滨理工大学 2011
[7]基于计算机视觉的三维重建技术研究[D]. 林育斌.天津大学 2010
[8]基于立体视觉的三维重建[D]. 李竞超.北京交通大学 2010
[9]用于空间非合作目标交会的相对测量算法研究[D]. 陈密密.解放军信息工程大学 2009
[10]基于双目立体视觉的三维定位技术研究[D]. 刘晶晶.华中科技大学 2007
本文编号：3447426
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所)四川省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三维重建
绪 论碎片与在轨服役的航天器、卫星或者空间站相撞，不仅会对这些价格高昂的备造成损坏，更甚者将威胁到宇航员的生命安全。一颗 10cm 的碎片就会导航天器完全报废，即使是几毫米的小颗粒，也可能会导致航天器无法正常工。而且，这些太空碎片之间的相互撞击不仅不会导致碎片数量的减少，反而导致更多、更小、更危险的碎片的产生。因此，太空碎片是目前人类继续探太空一大急需解决的问题。
图 1-3 故障卫星捕获内外研究现状对非合作目标测量进行的研究，近年来一直备受国内外广大研究人员。目前，美国、日本等国家都在积极投入到基于非合作目标的卫星之间对接、非目标的抓取等项目中。如美国的哈勃望远镜机器人修复计划、空间碎片清理卫星（SDMR）项目、ESA 的实验卫星服务计划（ESS）等[空间非合作目标的测量技术的研究主要集中在以下两个方面：1、非合作位姿测量，计算出航天器之间的相对位姿，从而实现追踪航天器的导航；2、非合作目标的尺寸测量，实现目标的几何尺寸和几何结构的判断，对该目标进行抓捕[10]。目前，众多航天大国都致力于非合作目标抓捕的但截止目前，尚没有一个成熟的非合作目标抓捕系统。因此，针对非合的研究在未来很长的一段时间里必然还是一个研究热点。本文主要针对二个方面进行研究。
【参考文献】：
期刊论文
[1]对空间碎片的相对位姿估计[J]. 宋亮,李志,马兴瑞. 宇航学报. 2015(08)
[2]显著区域检测算法综述[J]. 景慧昀,韩琦,牛夏牧. 智能计算机与应用. 2014(01)
[3]SIFT算法距离比阈值自适应改进研究[J]. 万剑华,孙姝娟,曾喆. 中国石油大学学报(自然科学版). 2013(04)
[4]空间非合作目标位姿光学测量研究现状[J]. 郝刚涛,杜小平. 激光与光电子学进展. 2013(08)
[5]基于SURF和快速近似最近邻搜索的图像匹配算法[J]. 赵璐璐,耿国华,李康,何阿静. 计算机应用研究. 2013(03)
[6]基于相位谱和调谐幅度谱的显著性检测方法[J]. 李崇飞,高颖慧,卢凯,曲智国. 中国图象图形学报. 2012(07)
[7]空间机器人非合作航天器在轨服务研究进展[J]. 梁斌,杜晓东,李成,徐文福. 机器人. 2012(02)
[8]基于距离比阈值参数自适应的SIFT算法研究[J]. 王泽梁,汪道寅,汪丽华. 陕西科技大学学报(自然科学版). 2011(05)
[9]基于视觉的三维重建技术综述[J]. 佟帅,徐晓刚,易成涛,邵承永. 计算机应用研究. 2011(07)
[10]国外空间非合作目标抓捕系统研究现状与关键技术分析[J]. 蔡洪亮,高永明,邴启军,卢昱. 装备指挥技术学院学报. 2010(06)
博士论文
[1]基于目标特征的单目视觉位置姿态测量技术研究[D]. 赵连军.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2014
[2]基于单目视觉的目标识别与定位研究[D]. 冯春.南京航空航天大学 2013
[3]图像序列光流场计算及三维场景恢复研究[D]. 陈震.西北工业大学 2003
硕士论文
[1]基于单目视觉的机器人定位技术研究[D]. 梁利嘉.燕山大学 2014
[2]基于单目视觉的三维重建[D]. 张涛.西安电子科技大学 2014
[3]非合作航天器视觉位姿测量方法的研究[D]. 王志超.哈尔滨工业大学 2013
[4]基于图像序列的目标三维重建技术研究[D]. 齐南.北京工业大学 2013
[5]基于光流法的机器人视觉导航[D]. 班跃海.南京理工大学 2012
[6]基于单目转双目的立体视觉技术研究[D]. 田浩鹏.哈尔滨理工大学 2011
[7]基于计算机视觉的三维重建技术研究[D]. 林育斌.天津大学 2010
[8]基于立体视觉的三维重建[D]. 李竞超.北京交通大学 2010
[9]用于空间非合作目标交会的相对测量算法研究[D]. 陈密密.解放军信息工程大学 2009
[10]基于双目立体视觉的三维定位技术研究[D]. 刘晶晶.华中科技大学 2007
本文编号：3447426
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/ruanjiangongchenglunwen/3447426.html
