[發明專利]一種適用于軟著陸過程和空間環境的快速圖像處理方法

有效

• 申請號: 201310485339.0
• 申請日: 2013-10-16
• 公開（公告）號: CN103593818A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 于萍;楊潔;李經松;彭宇;王華強;郭兵;王佳;張洪華;何健
• 申請（專利權）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00;G06T1/60
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術領域

本發明涉及一種適用于軟著陸過程和空間環境的快速圖像處理方法，適用于航天探測器地外天體著陸過程的快速圖像處理需求。

背景技術

探測器地外天體軟著陸過程中，如能在軌通過主動處理獲取著陸安全點信息，對提高著陸安全概率非常有益。在早期的著陸任務如Apollo任務，是依靠人眼識別判定著陸的安全點。隨著技術的發展，依靠儀器設備獲取準確的安全著陸點位置信息是著陸任務，特別是無人的著陸探測器的新需求。為了完成不依賴人的安全點獲取過程，需要發展一種圖像處理技術，對著陸過程中獲取的預著陸區的圖像信息，如光學圖像或激光高程圖像或微波高程圖像，進行快速處理。處理速度越快，越節約著陸燃料。

圖像處理一般由圖像處理計算機進行。圖像處理計算機采集圖像獲取設備（如高程圖或光學圖像）并處理著陸區的圖像信息，以獲取安全的著陸點位置信息。圖像處理計算機將處理結果提供給探測器的控制計算機，控制計算機根據圖像處理得到的著陸區安全著陸點信息規劃目標著陸點。

由于著陸過程時間較短，而圖像信息數據量大，處理算法復雜。往往需要較長時間的圖像處理時間。一般來說，提高圖像處理速度有兩種途徑，一是優化算法，另一種是提高硬件處理能力。在地面的圖像處理設備中，經常使用cache（高速緩存）提高程序和數據的訪問速度，以達到加速圖像處理速度的目的。但在空間應用時，cache在空間單粒子作用下易發生翻轉，會導致程序流程或計算結果錯誤。因此，受空間單粒子效應的影響，目前高性能處理器的一些功能模塊（如高速緩存cache）往往不能在空間環境中直接應用，這就限制了著陸過程圖像處理速度的提高。

圖像處理速度低會導致著陸過程時間增加，發動機點火消耗的燃料增加，會導致發射成本增加。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供了一種適用于軟著陸過程和空間環境的快速圖像處理方法，能夠滿足圖像處理的快速性需求，同時也能夠適應空間環境，在確保了圖像處理著陸安全點信息的快速性同時也確保了可靠性。

本發明的技術方案是：一種適用于軟著陸過程和空間環境的快速圖像處理方法，步驟如下：

1）在探測器控制計算機內預置著陸目標點的位置信息；兩臺圖像處理計算機并行接收由成像敏感器發送的著陸圖像；所述的兩臺圖像處理計算機的初始狀態設置均為使用片外存儲器；

2）兩臺圖像處理計算機在t0時刻同時接收探測器控制計算機發送的處理圖像指令，并開啟片內高速緩沖存儲器對步驟1）接收的著陸圖像進行處理；同時設置定時器在t0+Δt時刻觸發計算機中斷；其中Δt為根據地面測試情況獲取的在軌著陸區圖像處理需要的時間；

3）兩臺圖像處理計算機均在t0+Δt時刻接收定時器中斷，并關閉片內高速緩沖存儲器cache；

4）對兩臺圖像處理計算機的圖像處理結果進行比對；若兩臺圖像處理計算機的圖像處理結果一致，則采用圖像處理結果進行著陸并結束；若兩臺圖像處理計算機的圖像處理結果不一致，則進入步驟5）；所述的圖像處理結果為著陸安全點位置；

5）探測器控制計算機向兩臺圖像處理計算機重新發起圖像處理指令，并重復步驟2）～步驟4），若兩臺圖像處理計算機的圖像處理結果仍不一致，則采用步驟1）中預置的著陸目標點的位置信息進行著陸。

本發明與現有技術相比的優點在于：

1）有效的提高了圖像處理速度。經試驗測試（采用DSP6701處理器）單幅圖像的處理時間在不適用本方法前的典型值為7s，采用本方法后為2s。

2）確保了處理結果的可靠性。因采用了控制計算機對2臺圖像處理計算機的結果比對的方法，確保了異常結果可檢測可剔除。

附圖說明

圖1快速圖像處理方法的流程圖；

圖2設備接口關系的拓撲圖。

具體實施方式

下面結合圖1、圖2對本發明方法作進一步說明。

1）在探測器控制計算機內預置著陸目標點的位置信息；兩臺圖像處理計算機并行接收由成像敏感器發送的著陸圖像；所述的兩臺圖像處理計算機的初始狀態設置均為使用片外存儲器；

2）兩臺圖像處理計算機在t0時刻同時接收探測器控制計算機發送的處理圖像指令，并開啟片內高速緩沖存儲器對步驟1）接收的著陸圖像進行處理；同時設置定時器在t0+Δt時刻觸發計算機中斷；其中Δt為根據地面測試情況獲取的在軌著陸區圖像處理需要的時間；

3）兩臺圖像處理計算機均在t0+Δt時刻接收定時器中斷，并關閉片內高速緩沖存儲器cache；