航天器合作靶标自动识别关键技术研究

发布时间：2017-07-01 08:10

  本文关键词：航天器合作靶标自动识别关键技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着人类航天技术的不断进步,空间活动日益频繁。追踪航天器和目标航天器之间相对位置和姿态的测量是顺利开展空间活动的关键环节。为了满足测量位姿需求,通常在目标航天器上安装预先设计好的合作靶标,追踪航天器通过识别靶标获取位姿参数,因此航天器合作靶标自动识别是系统稳定工作的重要前提。本文针对机械臂执行空间任务时合作靶标自动识别的关键技术展开研究,主要包括以下几个方面:1、在充分调研国内外航天工程中合作靶标应用情况基础上,设计了一款由点、线段、圆环构成的立体靶标。标志点的位置关系满足P3P算法求解位姿的条件,有利于位姿测量。圆环与线段的相互制约关系提高了复杂场景中靶标识别的准确率和抗干扰、抗遮挡能力。2、航天应用中,高等级器件通常处理能力较差,内存小,运算速度慢,因此Hough变换、模式匹配等复杂的识别算法无法满足应用需求。本文针对靶标的形状特点,设计了一种基于几何特征的快速识别算法。算法利用圆周上两段子弧对应相同圆参数的几何特性识别圆,并根据圆和线段的位置关系识别靶标。实验结果表明,算法鲁棒,能够在噪声污染、强光、弱光、逆光、旋转、遮挡等多种复杂场景中准确识别靶标。算法简洁、速度快,处理时间小于125ms,满足航天实时位姿测量8帧的要求。3、空间机械臂工作过程中,手眼相机与目标之间存在相对运动,导致图像出现运动模糊。为了解决运动模糊影响下靶标识别问题,提出一种正则化盲去卷积算法。复原算法分两步实现,首先建立基于0范数的正则化模型,从模糊图像中估计模糊核,在模糊核估计过程中用分段函数近似代替0范数,避免了0范数求解的NP难问题,简化了算法。在得到较准确的模糊核后,利用基于超拉普拉斯先验的去模糊算法实现图像复原,得到复原图像后再识别靶标。实验结果表明,和其他主流算法相比,本文算法能够在更少的时间内得到更清晰的图像,提高了运动模糊影响下靶标识别的能力。4、空间机械臂手眼相机采用的是定焦系统,因此在工作距离内,手眼相机在不同位置拍摄的图像会存在不同程度的离焦模糊,靶标圆环和线段特征模糊不清晰,造成无法识别靶标。本文根据靶标离焦模糊图像的特点,首先确定感兴趣区域(ROI,Region of Interest),针对ROI进行复原和识别。复原算法中,利用分数傅里叶变换(FRFT,Fractional Fourier Transform)对应光菲涅尔衍射过程的特性建立FRFT模型,通过连续的FRFT和其逆变换实现离焦图像复原。复原过程中,使用一种快速算法实现了FRFT的离散化计算。实验结果表明,算法能够有效地解决离焦模糊对靶标识别的影响,提高了离焦状态下靶标识别的准确率。
【关键词】：靶标识别 圆识别 边缘跟踪 运动模糊 离焦模糊
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP391.41
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-9
• 目录9-11
• 第1章 绪论11-23
• 1.1 课题研究背景及意义11
• 1.2 国内外合作靶标应用现状11-18
• 1.3 靶标模型设计18-20
• 1.4 论文主要研究内容及结构安排20-21
• 1.5 本章小结21-23
• 第2章 单像素边缘跟踪算法23-41
• 2.1 引言23
• 2.2 图像去噪23-26
• 2.3 边缘检测26-29
• 2.4 边缘跟踪29-34
• 2.5 实验结果与分析34-38
• 2.6 本章小结38-41
• 第3章 复杂场景下靶标自动识别方法41-61
• 3.1 引言41
• 3.2 圆识别41-49
• 3.3 线段识别与靶标判别49-51
• 3.4 实验结果与分析51-59
• 3.5 本章小结59-61
• 第4章 运动模糊影响下靶标自动识别方法61-87
• 4.1 引言61-64
• 4.2 基于0范数的模糊核估计64-67
• 4.3 基于超拉普拉斯先验模型的非盲去卷积算法67-72
• 4.4 基于最大后验概率的盲去卷积复原算法理论分析与性能评价72-78
• 4.5 实验结果与分析78-84
• 4.6 本章小结84-87
• 第5章 离焦模糊影响下靶标自动识别方法87-107
• 5.1 引言87-88
• 5.2 FRFT及快速计算方法88-93
• 5.3 离焦模糊形成的原理93-94
• 5.4 离焦模型94-95
• 5.5 基于FRFT模型的离焦图像复原算法95-96
• 5.6 离焦图像复原质量评价96-98
• 5.7 基于FRFT的离焦模糊图像靶标识别算法98-100
• 5.8 实验结果与分析100-105
• 5.9 本章小结105-107
• 第6章 总结与展望107-109
• 6.1 工作总结及主要创新成果107-108
• 6.2 展望108-109
• 参考文献109-119
• 在学期间学术成果情况119-121
• 指导教师及作者简介121-123
• 致谢123-124

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 魏传忠,伦立广,杨杰,田恩深,康燕龄,赵良刚,刘艳华,陈亦农,徐波,李成荣,张翠凤,杨永良,屈韶琳,夏明磊,曹杰文,李峰;入境健康检疫申明卡自动识别通关系统的研究[J];检验检疫科学;2004年03期

2 齐文忠;自动识别有天地[J];金卡工程;2004年07期

3 李莉;自动识别的新纪元[J];现代制造;2004年19期

4 ;中国自动识别产业进入快速发展期[J];计算机与网络;2005年Z1期

5 赵岷;;中国自动识别产业进入快速发展期[J];信息与电脑;2005年02期

6 ;开创中国自动识别产业的新局面——中国自动识别技术协会第二届会员代表大会在北京召开[J];金卡工程;2005年03期

7 ;高效可靠的自动识别[J];现代制造;2005年03期

8 王艳春;李建军;何鹏;尹明;;公路交通管理中行驶车辆自动识别技术研究[J];微计算机信息;2006年02期

9 黄宇红;;运用自动识别技术提高烟草物流效益[J];物流科技;2006年03期

10 ;自动识别[J];金卡工程;2006年05期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 谢江;;自动识别技术在称重系统中的应用[A];首届全国称重技术研讨会论文集[C];1999年

2 邵金陵;何艳;赵荣椿;任金昌;;计算机对颅颌面影像的自动识别研究[A];第六届全国生物医学体视学学术会议暨第九届全军军事病理学学术会议、第五届全军定量病理学学术会议论文汇编[C];2005年

3 杨宇航;郑德权;于浩;赵铁军;;基于内容分析的作弊评论自动识别[A];全国网络与信息安全技术研讨会论文集（上册）[C];2007年

4 郝群;朱秋东;;游鱼位置的测试和自动识别[A];第九届全国光学测试学术讨论会论文（摘要集）[C];2001年

5 买志玉;赵丹;昝红英;张坤丽;;基于例句语料库的现代汉语方位词用法自动识别研究[A];第五届全国青年计算语言学研讨会论文集[C];2010年

6 周丽娟;张坤丽;袁应成;昝红英;;基于规则的现代汉语连词用法自动识别研究[A];第五届全国青年计算语言学研讨会论文集[C];2010年

7 朱霞;陈俊斌;肖书成;黄永强;姚晓玲;;自动识别技术应用于军用物资包装标志的探讨[A];二十一世纪的中国包装——学术讨论会论文集[C];2000年

8 王玉岗;胡包钢;钟振民;庄顺万;;乐曲节拍的实时自动识别研究与系统开发[A];2001年中国智能自动化会议论文集（上册）[C];2001年

9 冯敏萱;;数量结构的自动识别方案[A];第二届全国学生计算语言学研讨会论文集[C];2004年

10 任柯昱;唐丹;尹显东;;特定图像内容的自动识别与过滤系统设计与实现[A];第二届全国信息与电子工程学术交流会暨第十三届四川省电子学会曙光分会学术年会论文集[C];2006年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 本报记者 王亮;自动识别技术：现代物流不归路[N];国际商报;2001年

2 剑非;自动识别技术护航零售业[N];中国商报;2002年

3 刘 洪;自动识别技术面临挑战[N];中国商报;2005年

4 徐 风;自动识别技术：我国形成产业基础[N];中国质量报;2006年

5 冯晓伟;沈阳维深：自动识别技术服务传统领域[N];中国电子报;2008年

6 记者 徐庭娅;中国自动识别产业进入快速发展期[N];中国经济导报;2005年

7 记者 吴用;金东康成为“自动识别技术专业人才实习基地”首批基地单位[N];现代物流报;2009年

8 周文豪;让自动识别技术的作用更强劲[N];中国包装报;2012年

9 刘洪;认识自动识别技术[N];中国商报;2004年

10 闻洁;如何选择自动识别数据采集解决方案[N];现代物流报;2008年

中国博士学位论文全文数据库 前7条

1 周芳;焦炭显微光学组织自动识别关键技术研究[D];合肥工业大学;2011年

2 章国稳;环境激励下结构模态参数自动识别与算法优化[D];重庆大学;2012年

3 胡青;基于公共通信网络的MIP-AIS系统关键技术研究[D];大连海事大学;2011年

4 刘德营;稻飞虱自动识别关键技术的研究[D];南京农业大学;2011年

5 辛动军;彩色地形图要素的自动识别与获取研究[D];南京理工大学;2007年

6 王朝莉;基于横截面图像分析的纤维异形度的指标表征和异形纤维种类的自动识别[D];东华大学;2012年

7 初广丽;航天器合作靶标自动识别关键技术研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2015年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 周溢辉;基于规则与统计的语气词用法自动识别研究[D];郑州大学;2011年

2 周丽娟;现代汉语连词用法的自动识别及应用研究[D];郑州大学;2012年

3 张腾飞;介词用法自动识别及其在信息抽取中的应用研究[D];郑州大学;2013年

4 高彩红;心电信号临床信息的自动识别研究[D];江苏大学;2010年

5 张军珲;基于统计的常用汉语副词用法自动识别研究[D];郑州大学;2010年

6 徐爱群;档案自动识别与存取技术研究及其自动档案库系统设计[D];浙江大学;2003年

7 黄磊;恶意代码自动识别与清理技术研究[D];电子科技大学;2011年

8 杨学辉;基于自动识别并支持多人协同工作的预算系统模型[D];浙江大学;2003年

9 许锐;基于卫星数据的对流初生自动识别研究[D];中国海洋大学;2009年

10 刘锐;基于规则的现代汉语副词用法自动识别研究[D];郑州大学;2009年

  本文关键词：航天器合作靶标自动识别关键技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：505138