[發明專利]一種基于高斯過程的空間目標姿態估計不確定度計算方法

在審

• 申請號: 201810113328.2
• 申請日: 2018-02-05
• 公開（公告）號: CN108319567A
• 公開（公告）日: 2018-07-24
• 發明（設計）人: 張浩鵬;姜志國;張聰;謝鳳英;趙丹培
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F17/15
• 分類號: G06F17/15;G01P13/02
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 李冉

本發明公開了一種基于高斯過程的空間目標姿態估計不確定度計算方法，具體步驟包括如下：S1維度擴展：將二維的姿態擴充到三維球面上進行表示；S2高斯估計過程：通過高斯估計得到測試集的目標值的均值和方差，及目標值與目標值不確定度的關系；S3推導計算偏航角和俯仰角的不確定度：根據所述均值、所述方差和所述目標值不確定度，分析二維姿態偏航角θ和俯仰角β對應的不確定度。本發明提供了一種基于高斯過程的空間目標姿態估計不確定度計算方法，通過方差推導計算相應的不確定度，不確定度將提示預測結果的可信度，通過對不確定度進行分析，確定其對應的姿態估計的準確度，挑選出可信度低的結果進行二次判讀，以減少誤判。

技術領域

本發明涉及數字圖像處理領域，更具體的說是涉及一種基于高斯過程的空間目標姿態估計不確定度計算方法。

背景技術

視覺系統廣泛應用于航空航天的各個應用領域：基于視覺的著陸、位置和姿態估計、在軌自適應、衛星識別等等，其中基于視覺的姿態估計是實現這些應用的關鍵技術之一。

基于視覺的姿態估計方法主要分為兩類：基于3D模型的方法和基于2D模型的方法。基于3D模型的方法需要有先驗的空間目標物體的3D模型，并且應該包含包括結構、形狀、紋理等在內的豐富的信息，但是準確的3D模型在實踐中很難得到?；?D模型的方法嘗試直接從圖像序列或單個圖像恢復姿態信息，這些方法基于單目或雙目視覺，但是大多數都需要相機校正或在目標飛行器上進行光學標記，同時當圖像傳感器距離目標飛行器很遠的時候，雙目視覺為基礎的方法可能無效。一般的姿態估計方法只給出了相應誤差范圍內的準確率，沒有其他參考信息，無法確認預測結果的可信度，進一步無法確認姿態估計的準確度。

因此，如何提供一種通過高斯過程進行姿態估計，在得到姿態的預測值的均值的同時得到相應的方差，通過方差推導計算相應的不確定度，不確定度將提示預測結果的可信度，通過對不確定度進行分析，確定其對應的姿態估計的準確度，挑選出可信度低的結果進行二次判讀，以減少誤判的基于高斯過程的空間目標姿態估計不確定度計算方法是本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種基于高斯過程的空間目標姿態估計不確定度計算方法，通過高斯過程進行姿態估計，在得到姿態的預測值的均值的同時得到相應的方差，通過方差推導計算相應的不確定度，不確定度將提示預測結果的可信度，通過對不確定度進行分析，確定其對應的姿態估計的準確度，挑選出可信度低的結果進行二次判讀，以減少誤判。

為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種基于高斯過程的空間目標姿態估計不確定度計算方法，具體步驟包括如下：

S1維度擴展：將二維的姿態擴充到三維球面上進行表示；

S2高斯估計過程：通過高斯估計得到測試集的目標值的均值和方差，及目標值與目標值不確定度的關系；

S3推導計算偏航角和俯仰角的不確定度：根據所述均值、所述方差和所述目標值不確定度，分析二維姿態偏航角θ和俯仰角β對應的不確定度。

通過上述技術方案，本發明的技術效果：通過高斯過程進行姿態估計，在得到姿態的預測值的均值的同時得到相應的方差，通過方差推導計算相應的不確定度，不確定度將提示預測結果的可信度，通過對不確定度進行分析，確定其對應的姿態估計的準確度，挑選出可信度低的結果進行二次判讀，以減少誤判。

優選的，在上述的一種基于高斯過程的空間目標姿態估計不確定度計算方法中，所述S1維度擴展中，具體地公式如下：

y₁＝cosθcosβ

y₂＝sinθcosβ

y₃＝sinθ (1)