[發明專利]一種橢圓特征檢測方法及裝置

在審

• 申請號: 201911167015.6
• 申請日: 2019-11-25
• 公開（公告）號: CN111145241A
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 吳斌;謝立;應群偉;黃興;龔敏
• 申請（專利權）人: 上海宇航系統工程研究所
• 主分類號: G06T7/60
• 分類號: G06T7/60;G06T7/13
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 李明澤

本發明實施例提供了一種橢圓特征檢測方法及裝置。所述方法包括：獲取所述空間飛行器對應的目標圖像；根據所述目標圖像中的所有邊緣點，確定所述所有邊緣點中的多個有效邊緣點；基于所述多個有效邊緣點，確定多個橢圓弧；根據所述多個橢圓弧，確定弧段分組；根據所述弧段分組中的橢圓弧對應的有效邊緣點，確定所述空間飛行器的橢圓特征。本發明解決了在資源、性能有限的在軌硬件系統中實現復雜的橢圓特征檢測問題，極大地降低了橢圓特征檢測所需的存儲空間、提高了檢測速度。

技術領域

本發明涉及航天技術領域，特別是一種橢圓特征檢測方法及裝置。

背景技術

常見的空間飛行器上存在大量的橢圓特征，為了實現空間飛行器的導航制導任務，通常需要快速準確地檢測目標上的圓特征。而目前已有的橢圓特征檢測方法存在檢測速度慢、內存消耗大等問題，因此，迫切需要改進橢圓特征的檢測方法，降低其內存需求、提高計算速度，使其滿足在軌硬件系統的要求。

常用的橢圓特征檢測方法主要分為霍夫變換法、最優化法和弧段跟蹤法。其中，霍夫變換法的檢測精度直接取決于霍夫空間的大小，橢圓方程包含五個參數，因此霍夫空間是五維空間，這將帶來沉重的計算負擔和大量的存儲需求，無法在資源有限的硬件系統中實現；最優化法通過選擇合理的約束建立方程組，通過最小化該方程組的殘差解出方程組的解，這種方法存在的問題是：無法忽視離群值帶來的影響，算法的魯棒性較差；弧段跟蹤法將橢圓檢測分為兩部分，首先通過連接邊緣點形成弧段，然后利用橢圓的數學模型、邊緣點的連接性、曲率、凹凸性等一些性質將弧段分組歸類，形成橢圓特征，這種方法具有較快的計算速度和較小的存儲需求。

常用的橢圓特征檢測方法包括：

1、通過計算橢圓邊緣弧段存在的曲率形成弧段，然后利用直方圖將弧段分組歸類。這種方法計算量較大，并且沒有考慮內存消耗的問題，因此不適合在資源有限的硬件系統中實現。

2、為了提高橢圓特征的檢測速度，通過判斷梯度符號是否相同跟蹤邊緣點形成弧段，這相當于對檢測到的弧段上的邊緣點加入了非常嚴格的約束，因此不需要對檢測到的弧段進行優化處理，具有很高的計算速度。此種方法加入的約束過于嚴格，導致原本完整的弧段被強制分割而產生大量無意義的小弧段，因此無法檢測邊緣點較少的橢圓。另一方面，當圖像噪聲較大時，分割而形成的弧段變多也會導致后續算法計算量增加。同樣沒有考慮算法內存消耗的問題。

3、針對工業圖像中的小孔檢測，提出了結合橢圓邊緣弧段的連續性、凹凸性和曲率改進弧段檢測方法，保證了檢測到的弧段上曲率變化時均勻的。此種方法對圖像質量要求較高，無法檢測噪聲較大的圖像，也沒有考慮算法內存消耗的問題。

基于上述內容可知，現有技術橢圓特征檢測方法難度較大，受限于功耗、體積、重量等因素，在軌硬件系統的資源、性能有限，橢圓特征檢測難以實時地實現。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術中橢圓特征檢測方法難度較大，受限于功耗、體積、重量等因素，在軌硬件系統的資源、性能有限，橢圓特征檢測難以實時地實現的不足，提供了一種橢圓特征檢測方法及裝置。

本發明的技術解決方案是：

為了解決上述技術問題，本發明實施例提供了一種橢圓特征檢測方法，應用于空間飛行器，包括：

獲取所述空間飛行器對應的目標圖像；

根據所述目標圖像中的所有邊緣點，確定所述所有邊緣點中的多個有效邊緣點；

基于所述多個有效邊緣點，確定多個橢圓弧；

根據所述多個橢圓弧，確定弧段分組；

根據所述弧段分組中的橢圓弧對應的有效邊緣點，確定所述空間飛行器的橢圓特征。

優選地，所述根據所述目標圖像中的所有邊緣點，確定所述所有邊緣點中的多個有效邊緣點的步驟，包括：