【技术实现步骤摘要】
行星表面导航特征成像匹配检测方法
本专利技术涉及一种行星表面导航特征成像匹配检测方法，光学导航特征是指行星表面能够用来进行探测器导航的陨石坑、岩石等地形特征，特别适用于利用光学导航特征作为观测信息的深空探测导航系统，该专利技术属于深空探测器自主导航
技术介绍
近目标天体飞行将是未来深空探测最核心的任务之一，其中自主导航技术是行星探测的关键技术之一。深空探测航行距离远、时间长，传统的测控方式存在较大的通信延迟。另外，深空动力学环境复杂，采用传统的基于地面遥控的导航模式已无法满足实现高精度探测的需要。随着计算机硬件技术的突破和光学敏感器件的发展，使得基于星载计算机和光学导航相机的自主光学导航方法成为研究热点。其中，基于行星表面特征(陨石坑、岩石)的光学自主导航相比于其他导航方式具有明显的低成本优势，应用前景广阔。行星表面广泛分布着陨石坑等天然导航特征，受光照条件变化小，具有较高的可见性与可分辨性，易于从背景中提取出来，是行星表面良好的自然导航特征。且这些导航特征作为地形路标无需探测器额外携带路标载荷，能有效减少...
【技术保护点】
1.行星表面导航特征成像匹配检测方法，其特征在于：包括如下步骤：/n步骤1：通过图像阈值分割提取行星表面导航特征的阴影区和光亮区；/n首先，导航光学相机拍摄得到目标行星表面地形图像；根据陨石坑的形状特征，沿着光照方向，陨石坑会依次出现伪光亮区、阴影区、光亮区和伪阴影区，这是因为陨石坑坑唇对光线的阻隔导致陨石坑的坑唇处出现伪阴影区和伪光亮区，需要在图像处理的过程中将伪阴影区和伪光亮区剔除；/n在导航相机图像中对行星表面陨石坑进行图像处理，从而对图像的暗亮区域进行分割；考虑到大部分阴影区通常呈现椭圆形状的特点，利用椭圆检测剔除掉伪阴影区，即剔除掉非椭圆形状阴影区，提取出的导航特...
【技术特征摘要】
1.行星表面导航特征成像匹配检测方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：通过图像阈值分割提取行星表面导航特征的阴影区和光亮区；
首先，导航光学相机拍摄得到目标行星表面地形图像；根据陨石坑的形状特征，沿着光照方向，陨石坑会依次出现伪光亮区、阴影区、光亮区和伪阴影区，这是因为陨石坑坑唇对光线的阻隔导致陨石坑的坑唇处出现伪阴影区和伪光亮区，需要在图像处理的过程中将伪阴影区和伪光亮区剔除；
在导航相机图像中对行星表面陨石坑进行图像处理，从而对图像的暗亮区域进行分割；考虑到大部分阴影区通常呈现椭圆形状的特点，利用椭圆检测剔除掉伪阴影区，即剔除掉非椭圆形状阴影区，提取出的导航特征的阴影区和光亮区的二值图像分别标记为BS(u,v)和BI(u,v)，其中，行星表面图像中提取到的阴影区域和光亮区域数量分别记为nS和nI；
步骤2：根据阴影区形状特点，设置搜索窗口大小；
由于步骤1提取到的阴影区呈椭圆状，光亮区为非椭圆状，根据区域形状的成像特点，以阴影区中心作为搜索窗口的中心，根据阴影区面积大小设计搜索窗口大小，在搜索窗口内搜索潜在的光亮区；其中，区域中心的计算公式如下：
第p(p＝1,2,3,...,nS)个阴影区的区域中心为CSp＝(uSp,vSp)，第q(q＝1,2,3,...,nI)个光亮区的区域中心为CIq＝(uIq,vIq)；对于任意区域，区域中心的坐标值Ccenter＝(ucenter,vcenter)由下式计算：
式中，t为阴影区或光亮区域内包含的像素点数量，pixel(u,v)表示在像平面(x,y)位置像素点的坐标，表示取整符号；
则搜索窗口是以阴影区中心CSp为圆心，以Rp为半径的圆形区域，在此区域内搜索阴影区的潜在光亮区；第p个阴影区的搜索半径Rp的计算公式如下：
其中，λ是自定义的搜索参数；tSp是第p个阴影区内包含的像素点数量；
步骤3：基于配对距离最小和光照方向一致性，构造导航特征暗亮区域成像匹配指标；
由导航特征的成像特点：导航图像在太阳平行光线的照射下成像，出现光亮区和阴影区得知，每个导航特征中阴影区对光亮区的指向应与光照方向一致，即正确匹配的导航特征应满足光照方向一致性；另外，正确匹配的光亮区和阴影区的距离应是搜索窗口中最短的；基于上述两个特点，对导航特征进行特征化和数学化，通过阴影区域和光亮区域中心连线矢量来描述匹配特征，第p个阴影区和第q个光亮区的区域中心坐标分别是CSp(uSp,vSp)和CIq(uIq...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱圣英，修义，崔平远，徐瑞，梁子璇，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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