一种小天体表面导航特征区域检测方法技术

本发明专利技术公开的一种小天体表面导航特征区域检测方法，属于深空探测领域。本发明专利技术首先在获取到小天体的光学导航图像以后，通过局部阈值分割算法，得到小天体表面的兴趣阴影区域，建立候选导航特征区域；通过聚类分割，判断该候选区域内是否存在光亮区，将不存在光亮区的候选区域剔除；在候选导航特征区域的阴影区与光亮区之间提取过渡区域，计算过渡区域的约束条件特征参数，并将满足约束条件的候选特征区域筛选出来作为导航特征区域，生成特征点，对导航特征区域匹配，从而实现对小天体附近的相对自主光学导航。本发明专利技术要解决的问题是：在目标小天体表面特征匮乏条件下，提供一种导航精度高和算法简单、计算量小的小天体表面导航特征区域检测方法。

A method of small celestial body surface navigation feature region detection

The invention discloses a small celestial body surface navigation characteristic area detection method, which belongs to the deep space exploration field. After the first optical navigation image objects in the acquisition of the local threshold segmentation algorithm, get interested shadow area small celestial body surface, a candidate navigation feature area; by clustering segmentation, to determine the candidate regions if there is light and will not eliminate the candidate region in the light zone; transition region extraction between the shadow region and regional characteristics of candidate navigation light and constraint parameters calculation of transition region, and the region of candidate features to meet the constraints of the selected as navigation feature regions, generating feature points, matching of navigation feature regions, so as to realize the relatively autonomous optical navigation of small celestial bodies nearby. The problem to be solved is that a small celestial body surface navigation feature region detection method with high navigation precision, simple algorithm and small computation is provided when the surface features of the target small celestial body are deficient.

【技术实现步骤摘要】
一种小天体表面导航特征区域检测方法
本专利技术涉及一种自主的小天体表面导航特征区域检测方法，尤其涉及一种小天体探测器自主光学导航方法，属于深空探测领域。
技术介绍
近年来，深空探测任务发展迅速，小天体探测任务日益增多，探测器飞越、接近、绕飞、着陆目标小天体已经成为未来深空探测领域的重要科学任务。由于小天体附近特有的动力学特性以及环境复杂不确知等原因，因此，对探测器各飞行阶段的导航系统提出了新的挑战。同时，深空小天体探测任务距离远、通信时延大，传统的地面深空测控网已经无法满足探测器在小天体附近探测的实时性要求，故而需要探测器本身能够具备自主导航的条件。目前，由于光学导航相机存在着体积小、质量轻、成像精度高、成本低等诸多优势，深空探测器的自主导航操作主要以光学导航为主进行。导航特征的选取检测直接关系到探测器进行自主导航时的精度，甚至关系到整个任务的成功与否，因此选取检测适合的小天体表面特征进行导航成为当前各国航天科研部门重点发展的研究方向之一。在已发展的小天体光学导航特征检测方面，在先技术[1](参见Y.Cheng,A.E.Johnson,L.H.Matthies,andC.F.Olso本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小天体表面导航特征区域检测方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤一：在获取到小天体的光学导航图像以后，通过局部阈值分割算法，得到小天体表面的兴趣阴影区域，建立候选导航特征区域；步骤二：在候选导航特征区域内通过聚类分割，判断该候选区域内是否存在光亮区，将不存在光亮区的候选区域剔除；计算阴影区与光亮区在图像中的质心位置，并将阴影区与光亮区在图像中的质心进行连线，连线方向和太阳光照方向一致或相反，将连线方向作为主方向θm参与导航特征区域的确定；步骤三：在候选导航特征区域的阴影区与光亮区之间提取过渡区域regionC，计算该区域的灰度梯度方向

【技术特征摘要】
1.一种小天体表面导航特征区域检测方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤一：在获取到小天体的光学导航图像以后，通过局部阈值分割算法，得到小天体表面的兴趣阴影区域，建立候选导航特征区域；步骤二：在候选导航特征区域内通过聚类分割，判断该候选区域内是否存在光亮区，将不存在光亮区的候选区域剔除；计算阴影区与光亮区在图像中的质心位置，并将阴影区与光亮区在图像中的质心进行连线，连线方向和太阳光照方向一致或相反，将连线方向作为主方向θm参与导航特征区域的确定；步骤三：在候选导航特征区域的阴影区与光亮区之间提取过渡区域regionC，计算该区域的灰度梯度方向其中：Gh(x,y)为像素水平梯度方向，Gv(x,y)为像素垂直梯度方向，为像素梯度方向弧度值，θ(x,y)为像素梯度方向角度值；步骤四：得到过渡区域各像素块的灰度梯度方向后，分别计算该区域的灰度梯度方向均值和方差其中：n为过渡区域中的像素数量；步骤五：计算过渡区域灰度梯度方向均值E(θ)和主方向θm的差值，将过渡区域的灰度梯度方向均值和主方向的夹角小于δ1作为导航特征区域确定的条件之一；计算过渡区域灰度梯度方向的标准差，将标准差小于δ2作为导航特征区域确定的另外一个条件；|E(θ)-θm|＜δ1(6)当同时满足公式(6)、(7)关系式的候选特征区域筛选出来作为导航特征区域。2.如权利要求1所述的一种小天体表面导航特征区域检测方法，其特征在于：还包括步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱圣英，张宁，崔平远，徐瑞，高艾，于正湜，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11