基于三维模型的空间目标视觉位姿测量

发布时间：2021-10-25 05:06

　　传统空间合作目标视觉测量技术的适用范围受合作标志安装情况的限制。以边缘轮廓为合作特征,通过三维结构模型建立合作关系,提出一种适用范围更广的空间合作目标视觉位姿测量方法。方法生成不同观察方位的二维目标特征模板与测量图像进行搜索匹配,采用轮廓方向特征对匹配度进行评价,从最优匹配结果中解算目标位姿参数。采用离线预处理策略和两阶段图像金字塔搜索优化方法对处理过程进行加速。通过数字仿真试验和半实物仿真试验对方法的准确性和稳定性进行了验证,垂直光轴方向位置测量绝对误差优于2 mm,沿光轴方向位置测量相对误差优于0. 7%,姿态测量绝对误差优于0. 2°,单次位姿测量用时小于0. 5 s,能够满足空间目标导航需求。 

【文章来源】：仪器仪表学报. 2019,40(04)北大核心EICSCD

【文章页数】：10 页

【文章目录】：
0 引言
1 三维模型匹配位姿解算方法
    1.1 三维模型匹配位姿解算原理
    1.2 轮廓方向特征图像匹配方法
        1) 轮廓方向特征图像匹配原理
        2) 搜索加速方法
            (1) 粗匹配度预筛选方法
            (2) 图像金字塔分层搜索
    1.3 离线三维搜索模板生成
        1) 三维结构模型轮廓提取方法
        2) 二维目标特征模板生成与合并
        3) 三维搜索模板金字塔构建
    1.4 在线搜索匹配与位姿解算
        1) 测量图像预处理
        2) 三维搜索匹配
            (1) 金字塔三维搜索流程
            (2) 投影失真校正
            3) 位姿解算与优化
2 试验结果与分析
    2.1 空间目标位姿测量试验
        1) 数字仿真试验
        2) 半实物仿真试验
    2.2 搜索匹配加速效果试验
        1) 二维图像搜索匹配加速试验
        2) 三维位姿搜索匹配加速试验
3 结论


【参考文献】：
期刊论文
[1]星箭对接环抓捕点单目视觉导航方法[J]. 于鲲,丛明煜,段佳佳,李向宇.  仪器仪表学报. 2018(12)
[2]改进的Canny算子在裂缝检测中的应用[J]. 赵芳,周旺辉,陈岳涛,彭红春.  电子测量技术. 2018(20)
[3]非合作航天器自主相对导航研究综述[J]. 王大轶,胡启阳,胡海东,刘成瑞.  控制理论与应用. 2018(10)
[4]新一代空间交会对接光学成像敏感器[J]. 刘启海,龚德铸,华宝成,钟俊,郑岩,赵春晖.  空间控制技术与应用. 2018(02)
[5]基于Vision-IMU的机器人同时定位与地图创建算法[J]. 姚二亮,张合新,张国良,徐慧,赵欣.  仪器仪表学报. 2018(04)
[6]综合多畸变因素的摄像机标定[J]. 傅思勇,吴禄慎,陈华伟,胡贇.  仪器仪表学报. 2018(02)
[7]基于点集配准的立方体卫星非合作姿态估计[J]. 刘通,乔立岩,罗天男,刘旺,彭喜元.  仪器仪表学报. 2016(10)
[8]基于颜色匹配和改进LBP的胶囊内镜视频缩减[J]. 彭同胜,刘小燕,龚军辉,蒋笑笑.  电子测量与仪器学报. 2016(09)
[9]基于CAD模型的单目六自由度位姿测量[J]. 宋薇,周扬.  光学精密工程. 2016(04)
[10]空间站脉冲编码被动式交会对接合作目标三维跟踪[J]. 崔家瑞,陈鹏,胡广大.  宇航学报. 2016(01)



本文编号：3456709