[發(fā)明專利]一種空間運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的三維重建模型建立方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911146834.2
• 申請(qǐng)日: 2019-11-21
• 公開（公告）號(hào): CN111063021B
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘泉;周康博;侯曉磊;劉勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T17/00
• 分類號(hào): G06T17/00;G06T7/40;G06T5/00;G06K9/62;G06K9/46
• 代理公司: 西安維賽恩專利代理事務(wù)所(普通合伙) 61257
• 代理人: 劉艷霞

本發(fā)明公開了一種空間運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的三維重建模型建立方法及裝置，獲取空間碎片或失效衛(wèi)星的空間單目圖像序列；采用訓(xùn)練好的生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練空間單目圖像序列，以消除空間單目圖像序列中每個(gè)空間單目圖像的耀光和陰影，并生成第一圖像序列；通過尺度不變特征變換方法提取第一圖像序列中每個(gè)圖像與其它圖像之間的特征值匹配關(guān)系；根據(jù)特征值匹配關(guān)系建立空間碎片或失效衛(wèi)星的三維模型稀疏點(diǎn)云；根據(jù)三維模型稀疏點(diǎn)云生成三維模型網(wǎng)格模型，并依次對(duì)三維模型網(wǎng)格模型進(jìn)行網(wǎng)格濾波和紋理化處理，得到空間碎片或失效衛(wèi)星的三維重建模型；本申請(qǐng)可以解決根據(jù)空間單目圖像序列重建空間運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的三維重建模型時(shí)三維重建模型失真的問題。

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明屬于宇宙空間中運(yùn)動(dòng)目標(biāo)三維重建技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種空間運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的三維重建模型建立方法。

【背景技術(shù)】

在航天任務(wù)中，通常需要對(duì)衛(wèi)星或空間站裝置進(jìn)行在軌服務(wù)，如空間站的對(duì)接、失效衛(wèi)星的回收和空間碎片的清除等。隨著世界各國航天技術(shù)的發(fā)展，到目前為止，人類發(fā)射的航天器已經(jīng)超過6000個(gè)，而這些航天器只有很少一部分進(jìn)入到大氣層中自行銷毀，絕大多數(shù)衛(wèi)星或其他人造天體依然作為太空垃圾滯留在太空軌道中。

現(xiàn)有的清除太空垃圾的方式一般是采用子母衛(wèi)星對(duì)目標(biāo)進(jìn)行清除，但是，利用較大的衛(wèi)星對(duì)空間碎片或失效衛(wèi)星進(jìn)行清除時(shí)，會(huì)涉及到燃料供給、軌道變換等問題，會(huì)浪費(fèi)大量的能源和時(shí)間。因此，先利用子衛(wèi)星對(duì)空間碎片或者失效衛(wèi)星進(jìn)行預(yù)先觀測(cè)獲取圖像，再根據(jù)觀測(cè)信息進(jìn)行重構(gòu)，以為下一步母衛(wèi)星對(duì)空間碎片的清除或失效衛(wèi)星的回收提供先驗(yàn)信息。

但是，由于預(yù)先觀測(cè)獲取的圖像會(huì)受目標(biāo)材料以及空間環(huán)境的影響，在重構(gòu)過程中會(huì)導(dǎo)致重建模型失真，降低重建模型的精確度，進(jìn)而影響空間碎片的清除以及失效衛(wèi)星的回收計(jì)劃。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的目的是提供一種空間運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的三維重建模型建立方法及裝置，以解決根據(jù)空間單目圖像序列重建空間運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的三維重建模型時(shí)三維重建模型失真的問題。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種空間運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的三維重建模型建立方法，包括：

獲取空間碎片或失效衛(wèi)星的空間單目圖像序列；

采用訓(xùn)練好的生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練空間單目圖像序列，以消除空間單目圖像序列中每個(gè)空間單目圖像的耀光和陰影，并生成第一圖像序列；

通過尺度不變特征變換方法提取第一圖像序列中每個(gè)圖像與其它圖像之間的特征值匹配關(guān)系；

根據(jù)特征值匹配關(guān)系建立空間碎片或失效衛(wèi)星的三維模型稀疏點(diǎn)云；

根據(jù)三維模型稀疏點(diǎn)云生成三維模型網(wǎng)格模型，并依次對(duì)三維模型網(wǎng)格模型進(jìn)行網(wǎng)格濾波和紋理化處理，得到空間碎片或失效衛(wèi)星的三維重建模型。

進(jìn)一步地，得到空間碎片或失效衛(wèi)星的三維重建模型后，還包括：

根據(jù)三維重建模型生成第二圖像序列；其中，第二圖像序列與空間單目圖像序列中的圖像相對(duì)應(yīng)且數(shù)量相等，相對(duì)應(yīng)為兩個(gè)圖像對(duì)空間碎片或失效衛(wèi)星的拍攝角度相同；

計(jì)算第二圖像序列中每個(gè)圖像的缺損度；

當(dāng)缺損度大于第一預(yù)設(shè)閾值時(shí)，獲取空間單目圖像序列中與第二圖像序列中缺損圖像對(duì)應(yīng)的空間單目圖像；

采用訓(xùn)練好的生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)對(duì)對(duì)應(yīng)的空間單目圖像進(jìn)行修復(fù)，得到修復(fù)后的空間單目圖像序列；

采用修復(fù)后的空間單目圖像序列替換空間單目圖像序列，繼續(xù)執(zhí)行。

進(jìn)一步地，根據(jù)三維重建模型生成第二圖像序列時(shí)，分別采用純黑色背景和純白色背景生成第二圖像序列。

進(jìn)一步地，第二圖像序列中的每個(gè)圖像的生成方法為：

確定二維圖像的采樣框；