[發(fā)明專利]一種空間飛行器廣義模型的識(shí)別和重構(gòu)方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911286093.8
• 申請(qǐng)日: 2019-12-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111104890B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳斌;李雷;張永杰;金豹;徐梓菲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海宇航系統(tǒng)工程研究所
• 主分類號(hào): G06V20/13
• 分類號(hào): G06V20/13;G06V20/17
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專利中心 11009
• 代理人: 李明澤

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種空間飛行器廣義模型的識(shí)別和重構(gòu)方法及裝置。所述方法包括：獲取所述空間飛行器對(duì)應(yīng)的目標(biāo)圖像；檢測(cè)所述目標(biāo)圖像中的橢圓，生成橢圓集；遍歷所述橢圓集，從所述橢圓集中獲取滿足輪廓約束條件和空間圓心約束條件的目標(biāo)橢圓；基于所述目標(biāo)橢圓，重構(gòu)所述空間飛行器的廣義模型。本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)將空間飛行器簡(jiǎn)化為一種廣義模型，該模型將空間飛行器的主體簡(jiǎn)化為滿足軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)的截面圓特征的集合，通過(guò)識(shí)別軸對(duì)稱截面圓特征重構(gòu)空間飛行器的結(jié)構(gòu)。對(duì)于一幅空間飛行器圖像，在完全未知目標(biāo)信息的條件下，能夠重構(gòu)空間飛行器主體的歸一化模型，既可用于后續(xù)位姿測(cè)量也可完成幀間跟蹤。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航天技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種空間飛行器廣義模型的識(shí)別和重構(gòu)方法及裝置。

背景技術(shù)

空間飛行器的識(shí)別與重構(gòu)是重要的在軌航天任務(wù)，是航天領(lǐng)域非常具有難度的任務(wù)之一，目前已有的方法需要已知的先驗(yàn)知識(shí)較多，應(yīng)用范圍較窄，能夠識(shí)別的目標(biāo)空間飛行器非常有限。

在交會(huì)對(duì)接、敵我目標(biāo)識(shí)別、在軌服務(wù)等航天任務(wù)中，都需要識(shí)別、重構(gòu)目標(biāo)空間飛行器。通常的技術(shù)手段主要有以下幾種：(1)合作目標(biāo)識(shí)別法。該方法在空間飛行器上安裝合作靶標(biāo)，通過(guò)識(shí)別這些靶標(biāo)完成空間飛行器的識(shí)別任務(wù)；(2)模板匹配法。該方法不需要在空間飛行器上安裝靶標(biāo)，先驗(yàn)地對(duì)目標(biāo)的各種姿態(tài)進(jìn)行模型訓(xùn)練并存儲(chǔ)在硬件系統(tǒng)中，通過(guò)匹配已知模板和得到的圖像完成識(shí)別任務(wù)；(3)目標(biāo)特征識(shí)別法。該方法識(shí)別目標(biāo)固有的特征，利用這些特征之間可能存在的內(nèi)在聯(lián)系完成識(shí)別任務(wù)。綜上，第一種方法需要目標(biāo)上具有合作靶標(biāo)，第二種方法只能識(shí)別訓(xùn)練過(guò)的目標(biāo)并且消耗的硬件系統(tǒng)的存儲(chǔ)資源較大，這兩種方法的應(yīng)用限制條件較多。第三種方法具更廣的適用范圍，通過(guò)改進(jìn)識(shí)別算法可以達(dá)到非常好的性能。

綜上，現(xiàn)有的目標(biāo)特征識(shí)別法具有較大限制性，大部分著眼于局部特征的檢測(cè)，因此在先驗(yàn)知識(shí)有限的條件下無(wú)法對(duì)目標(biāo)空間飛行器有著整體的認(rèn)識(shí)，也無(wú)法將這些局部特征和干擾特征區(qū)分。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)中橢圓特征檢測(cè)著眼于局部特征的檢測(cè)，因此在先驗(yàn)知識(shí)有限的條件下無(wú)法對(duì)目標(biāo)空間飛行器有著整體的認(rèn)識(shí)，也無(wú)法將這些局部特征和干擾特征區(qū)分的不足，提供了一種空間飛行器廣義模型的識(shí)別和重構(gòu)方法及裝置。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種空間飛行器廣義模型的識(shí)別和重構(gòu)方法，包括：

獲取所述空間飛行器對(duì)應(yīng)的目標(biāo)圖像；

檢測(cè)所述目標(biāo)圖像中的橢圓，生成橢圓集；

遍歷所述橢圓集，從所述橢圓集中獲取滿足輪廓約束條件和空間圓心約束條件的目標(biāo)橢圓；

基于所述目標(biāo)橢圓，重構(gòu)所述空間飛行器的廣義模型。

可選地，所述遍歷所述橢圓集，從所述橢圓集中獲取滿足輪廓約束條件和空間圓心約束條件的目標(biāo)橢圓，包括：

從所述橢圓集中隨機(jī)獲取任意兩個(gè)橢圓；

計(jì)算所述任意兩個(gè)橢圓對(duì)應(yīng)的空間圓所在平面的法向量；

根據(jù)所述法向量，確定所述任意兩個(gè)橢圓是否滿足所述輪廓約束條件；

在所述任意兩個(gè)橢圓滿足所述輪廓約束條件的情況下，確定所述任意兩個(gè)橢圓是否滿足所述空間圓心約束條件；

在所述任意兩個(gè)橢圓滿足所述空間圓心約束條件的情況下，將所述任意兩個(gè)橢圓作為所述目標(biāo)橢圓；

重復(fù)執(zhí)行所述從所述橢圓集中隨機(jī)獲取任意兩個(gè)橢圓，至所述在所述任意兩個(gè)橢圓滿足所述空間圓心約束條件的情況下，將所述任意兩個(gè)橢圓作為所述目標(biāo)橢圓的步驟；

在不同的目標(biāo)橢圓對(duì)中含有相同的橢圓時(shí)，合并所述不同的目標(biāo)橢圓對(duì)。