非合作航天器視覺位姿測(cè)量方法的研究.pdf

1、目前,以傳統(tǒng)航天器的在軌維護(hù)、廢棄衛(wèi)星清理、太空攻防等為目的的空間非合作目標(biāo)捕獲技術(shù)成為了空間機(jī)器人領(lǐng)域新的發(fā)展方向。非合作目標(biāo)相對(duì)位姿測(cè)量技術(shù)作為空間非合作目標(biāo)捕獲的關(guān)鍵技術(shù)成為各國(guó)研究人員的研究熱點(diǎn)。為了解決非合作目標(biāo)相對(duì)位姿的測(cè)量問題,本文主要對(duì)基于立體視覺的非合作目標(biāo)位姿測(cè)量問題進(jìn)行了研究。
　　本文首先建立了視覺測(cè)量系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,并對(duì)攝像機(jī)非線性成像模型進(jìn)行分析;重點(diǎn)描述了雙目立體視覺系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,完成了立體視覺圖像

2、校正和空間點(diǎn)的三維重建方法的研究。
　　然后,提出了基于特征信息融合的非合作目標(biāo)相對(duì)位姿測(cè)量方法,該方法以航天器自有的特征信息作為識(shí)別目標(biāo),解決了位姿測(cè)量中無合作標(biāo)志器提供理想特征信息的問題。為了提高視覺系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和系統(tǒng)魯棒性,本文采用特征輪廓和特征直線相結(jié)合的方法對(duì)非合作目標(biāo)特征進(jìn)行識(shí)別,可以保證識(shí)別效果的同時(shí)提高圖像處理的速度;對(duì)直線和多邊形識(shí)別算法進(jìn)行改進(jìn),提高了視覺系統(tǒng)在目標(biāo)發(fā)生遮擋情況下的魯棒性。
　　其次,為了

3、實(shí)現(xiàn)非合作目標(biāo)在運(yùn)動(dòng)情況下的相對(duì)位姿測(cè)量問題,提出結(jié)合卡爾曼濾波方法與PLK(PyramidLucas-Kanadeopticalflow)光流算法的非合作目標(biāo)動(dòng)態(tài)追蹤方法。該方法采用PLK算法對(duì)強(qiáng)分界特征點(diǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)追蹤,將其輸出作為系統(tǒng)觀測(cè)值進(jìn)行卡爾曼濾波最優(yōu)狀態(tài)估計(jì),并將最優(yōu)狀態(tài)估計(jì)值作為對(duì)下一幀圖像進(jìn)行PLK追蹤算法的初始值,可以有效的提高視覺系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。
　　最后,搭建了視覺測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),分別對(duì)本文提出的非合作目標(biāo)