[發明專利]一種飛機三維姿態解算方法

有效

• 申請號: 201310656595.1
• 申請日: 2013-12-08
• 公開（公告）號: CN103617328B
• 公開（公告）日: 2016-10-12
• 發明（設計）人: 胡錦龍;彭先蓉;魏宇星;李紅川
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 成金玉;賈玉忠

1.一種飛機三維姿態解算方法，其特征包括如下步驟：?

步驟一、圖像預處理：采用高斯平滑濾波對待處理的圖像進行處理，去除噪聲的影響，得到濾波后的平滑圖像；?

步驟二、使用模糊C均值聚類算法FCM(Fuzzy?C-Means?Cluster)對步驟一得到的平滑后的圖像進行分割，獲得二值圖像；?

步驟三、利用Hough變換對步驟二得到的二值圖像進行處理，檢測出飛機上直線特征明顯部分的直線作為該部分的軸線；?

步驟四、利用骨架提取的方法對步驟二得到的圖像進行處理，提取飛機上的骨架點后，選取一些特征骨架點進行直線擬合，得到的直線作為飛機上該部分的軸線；?

步驟五、求出步驟三和四得到的軸線方程，計算這兩條軸線的夾角以及矢量角，結合相機參數和相機與飛機的距離信息解算出飛機三維姿態參數。?

2.根據權利要求1所述的飛機三維姿態解算方法，其特征在于：步驟二中所述的利用模糊C均值聚類算法FCM(Fuzzy?C-Means?Cluster)對步驟一得到的平滑后的圖像進行分割的方法實現如下：?

步驟（21）、初始化：給定聚類類別數C，設定迭代停止閾值ε，初始化模糊劃分矩陣U⁽⁰⁾,迭代次數l=0，模糊加權指數m；?

步驟（22）、將U^(l)代入式（1），計算聚類中心矩陣V^(l):?

其中n為待聚類像素個數，m為模糊加權指數，c為聚類類別數，u_ik為第l次迭代時模糊分類矩陣U^(l)中第i行第k列元素，x_k為待聚類圖像中第k個像素值，v_i為第l次迭代時的聚類中心矩陣V^(l)中第i個聚類中心值；?

步驟（23）、根據式（2），利用V^(l)更新U^(l)，得到新的模糊分類矩陣U^(l+1)：?

其中d_ik為待聚類圖像中第k個元素與第i個聚類中心的歐式距離，同樣地，d_jk為待聚類圖像中第k個元素與第j個聚類中心的歐式距離；?

步驟（24）、若||U^(l)-U^l+1||＜ε，迭代停止。否則，置l＝l+1,返回步驟（22）；?

步驟（25）、計算待聚類圖像中每個像素距離上述步驟（21）-（24）獲得的聚類中心值的歐式距離，將距離聚類中心最近的像素值置為1,否則置為0，由此得到分割后的二值圖像。?

3.根據權利要求1所述的飛機三維姿態解算方法，其特征在于：步驟三所述的利用Hough變換對步驟二得到的二值圖像進行處理，檢測出飛機上直線特征明顯部分的直線作為該部分的軸線的方法實現如下：?

步驟（31）、對步驟二得到的目標圖像求大小，根據參數空間中參數的可能取值范圍進行量化，根據量化結果構造一個累加器數組A(ρ,θ),初始化為0；?

步驟（32）、對每個XY空間中的給定點讓θ取遍所有可能值，用式（3）計算出ρ，根據ρ和θ的值累加A:A(ρ,θ)＝A(ρ,θ)+1；?

ρ＝xcosθ+ysinθ??????(3)?

其中ρ和θ分別為參數空間中的兩個參數—幅度和角度，(x,y)為圖像空間中的點坐標。?

步驟（33）、根據累加后A中最大值對應的ρ和θ,由式（3）定出XY中的一條直線（即飛機軸線），A中的最大值代表了在該直線上給定點的數目。?