本发明专利技术提供一种非合作目标相对位姿测量方法，包括首先获取所述非合作目标对应的序列图像，并对所述图像进行特征点提取，基于所述特征点进行立体匹配，以进行三维重建及对应的相对位姿的测量。本发明专利技术利用非合作目标飞行器表面结构进行特征点提取，根据特征点信息进行立体匹配，在匹配过程中，引入了特征点预测技术来提高匹配的速度，引入了匹配的交叉验证和目标体参数约束来提高匹配的准确性，以便后续进行可观测部位的三维重建和位姿参数的测量，为导航系统提供精确输入。以提高特征点的匹配精度，进而提高目标相对位姿测量精度。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供，包括首先获取所述非合作目标对应的序列图像，并对所述图像进行特征点提取，基于所述特征点进行立体匹配，以进行三维重建及对应的相对位姿的测量。本专利技术利用非合作目标飞行器表面结构进行特征点提取，根据特征点信息进行立体匹配，在匹配过程中，引入了特征点预测技术来提高匹配的速度，引入了匹配的交叉验证和目标体参数约束来提高匹配的准确性，以便后续进行可观测部位的三维重建和位姿参数的测量，为导航系统提供精确输入。以提高特征点的匹配精度，进而提高目标相对位姿测量精度。【专利说明】
本专利技术涉及空间非合作目标相对导航技术，尤其涉及一种非合作目标相对位姿测 量方法。
技术介绍
根据是否能够提供有效合作信息，空间攻防对抗或空间在轨服务的目标可以分为 合作目标和非合作目标。目前，国际上基于合作目标的空间交会对接及捕获操控技术的研 究日趋成熟，我国也已经通过神舟八号和天宫一号进行了空间在轨演示验证。针对非合作 目标的空间交会及操控技术是目前国际上的研究热点，美欧等发达国家均已经或正在开展 空间非合作目标交会及操控演示验证。 目前，国内空间平台对空间非合作目标的捕获识别与匹配测量和编队飞行控制技 术，其中远程段的导航和控制方法在型号研制的牵引下已经获得突破。最后近程和超近程 阶段对空间非合作目标捕获操控技术所需的影像导航技术是发展智能化空间机动平台急 需掌握的核心技术，其中基于目标特征的空间非合作目标位姿测量技术为一项重要关键技 术。
技术实现思路
为了提高空间非合作目标相对位姿测量精度，本专利技术提供一种基于特征点立体匹 配的空间非合作目标的相对位姿测量方法，以提高特征点匹配精度，进而提高目标位姿测 量精度。 为了达到上述专利技术目的，本专利技术提供，包括首 先获取所述非合作目标对应的若干帧图像，并对所述图像进行特征点提取，基于所述特征 点进行立体匹配，以进行三维重建及对应的相对位姿的测量。 可选的，所述立体匹配还包括特征点预测，及对应所述立体匹配的交叉验证匹配 点预测和空间目标体尺寸约束。 可选的，所述立体匹配包括基于极线约束的立体匹配和基于空间连续的亚像素相 关的立体匹配。 可选的，所述立体匹配包括：首先在左相机图像上选取一个子窗口图像，然后在右 相机同时刻图像中的一相应区域内，寻找与所述子窗口图像相似度最高的子图像。 可选的，所述图像分别由左相机和右相机获得，所述相似度的计算公式如下： 【权利要求】1. ，其特征在于，包括首先获取所述非合作目标对 应的双相机序列图像，并对所述图像进行特征点提取，基于所述特征点进行立体匹配，以进 行三维重建及对应的相对位姿的测量。2. 如权利要求1所述的非合作目标相对位姿测量方法，其特征在于，所述立体匹配还 包括特征点预测，及交叉验证匹配点预测和空间目标体尺寸约束。3. 如权利要求1所述的非合作目标相对位姿测量方法，其特征在于，所述立体匹配包 括基于极线约束的粗匹配和基于空间连续的亚像素匹配。4. 如权利要求1所述的非合作目标相对位姿测量方法，其特征在于，所述立体匹配包 括：首先在左相机图像上选取一个子窗口图像，然后在右相机同时刻图像中的相应区域内， 寻找与所述子窗口图像相似度最高的子图像。5. 如权利要求4所述的非合作目标相对位姿测量方法，其特征在于，所述图像分别由 左相机和右相机获得，所述相似度的计算公式如下：式中，5?j)为（X，y)对应的两个子图像窗的相似度，I1为左相机摄取的图像，I2为 右相机摄取的图像，m、η为选取的子图像块大小。6. 如权利要求1所述的非合作目标相对位姿测量方法，其特征在于，提供匹配坐标系， 并基于所述特征点对所述非合作目标进行三维重建，并计算所述特征点与所述匹配坐标系 的距离。7. 如权利要求6所述的非合作目标相对位姿测量方法，其特征在于，设定距离阈值， 若所述特征点与匹配坐标系的距离大于所述距离阈值，输出所述非合作目标的空间位置参 数。8. 如权利要求7所述的非合作目标相对位姿测量方法，其特征在于，输出所述非合作 目标的空间位置参数后，还包括获取下一帧的图像，并对下一帧的图像进行立体匹配，直至 所有帧的图像全部进行立体匹配。9. 如权利要求6所述的非合作目标相对位姿测量方法，其特征在于，若所述特征点与 匹配坐标系的距离小于所述距离阈值，则进行前后图像的帧间匹配，对所述同名特征点进 行匹配与统计。10. 如权利要求9所述的非合作目标相对位姿测量方法，其特征在于，所述帧间匹配为 基于金字塔式相互验证的块匹配方式。11. 如权利要求9所述的非合作目标相对位姿测量方法，其特征在于，所述帧间匹配还 包括：特征检测、缩放系数检测、利用帧间缩放系数和图像缩放建立对应的帧间匹配及匹配 点检测。12. 如权利要求1所述的非合作目标相对位姿测量方法，其特征在于，还包括特征点挑 选，建立目标坐标系，以进行相对位置姿态参数计算，输出目标坐标系相对于匹配坐标系的 位置姿态参数。13. 如权利要求12所述的非合作目标相对位姿测量方法，其特征在于，所述特征点挑 选包括：设置挑选阈值，所述挑选阈值范围为5~10帧；若所述连续稳定匹配图像的帧数大 于或等于所述阈值范围，则挑选中所述特征点。【文档编号】G06T7/00GK104236528SQ201310221797【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年6月6日 优先权日:2013年6月6日 【专利技术者】陈凤, 黄建明, 魏祥泉, 王盈, 曾占魁 申请人:上海宇航系统工程研究所本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种非合作目标相对位姿测量方法，其特征在于，包括首先获取所述非合作目标对应的双相机序列图像，并对所述图像进行特征点提取，基于所述特征点进行立体匹配，以进行三维重建及对应的相对位姿的测量。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈凤，黄建明，魏祥泉，王盈，曾占魁，
申请(专利权)人：上海宇航系统工程研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31
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