[发明专利]大尺寸非合作目标的相对位姿测量方法

权利要求书

1.一种大尺寸非合作目标的相对位姿测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

在所述非合作目标上选择一个矩形特征；

通过两个相机对所述矩形特征的不同区域进行图像采集，获得包含所述矩形特征的第一、第二顶点的图像A和包含所述矩形特征的第三、第四顶点的图像B；

对图像A、B分别进行图像处理，提取与所述矩形特征的边对应的直线；

用提取到的所述直线计算所述第一至第四顶点的图像坐标；

用所述第一至第四顶点的图像坐标计算其在各自相机坐标系下的三维坐标；

坐标变换，将第一至第四顶点的三维坐标统一到同一坐标系下；以及

用同一坐标系下第一至第四顶点的三维坐标求解所述矩形特征的位姿，该位姿即为所述非合作目标的位姿。

2.如权利要求1所述的大尺寸非合作目标的相对位姿测量方法，其特征在于，对图像A、B进行的图像处理包括：

用于减弱噪声及保留图像中微小锐利细节的图像滤波步骤；

用于从滤波后的图像获取图像边沿信息的边沿检测步骤；

用于从获取的边沿信息中提取直线的直线提取步骤；以及

用于从提取的直线中识别与所述矩形特征的边对应的直线的识别步骤。

3.如权利要求2所述的大尺寸非合作目标的相对位姿测量方法，其特征在于，所述图像滤波步骤采用中值滤波算法，所述边沿检测步骤采用Canny算法，所述直线提取步骤采用霍夫变换。

4.如权利要求2所述的大尺寸非合作目标的相对位姿测量方法，其特征在于，所述识别步骤通过图像中的复数个参考点辅助识别与所述矩形特征的边对应的直线，其中一个参考点位于与所述矩形特征对应的矩形区域内，其余参考点位于所述矩形区域外，且所述矩形区域外的各个参考点与所述矩形区域内的参考点的连线对应与矩形的各边相交。

5.如权利要求4所述的大尺寸非合作目标的相对位姿测量方法，其特征在于，在第一帧图像的处理中，所述复数个参考点通过遥操作选定；在后序图像的处理中，所述复数个参考点根据前一帧图像中与矩形特征的边对应的直线和参考点的位置以及本帧图像中提取的直线确定。

6.如权利要求1所述的大尺寸非合作目标的相对位姿测量方法，其特征在于，所述非合作目标为故障卫星，所述矩形特征为故障卫星通讯天线背板上的矩形加强筋。

7.如权利要求6所述的大尺寸非合作目标的相对位姿测量方法，其特征在于，所述两个相机为光学相机，安装于服务航天器上，所述图像采集步骤在超近距离或停靠位置进行。

8.如权利要求1所述的大尺寸非合作目标的相对位姿测量方法，其特征在于，在提取与所述矩形特征的边对应的直线的步骤中，在图像A中提取到与所述矩形特征的第一边、第二边及第三边对应的三条直线，在图像B中提取到与所述矩形特征的第一边、第三边及第四边对应的另外三条直线，所述第一边和第三边平行，第二边和第四边平行；

在计算所述第一至第四顶点的图像坐标的步骤中，用在图像A中提取到的所述三条直线的直线方程计算出它们的两个交点，将该两个交点的图像坐标作为矩形特征的第一和第二顶点的图像坐标；同样地，用在图像B中提取到的所述另外三条直线的直线方程计算出它们的两个交点从而得到矩形特征的第三和第四顶点的图像坐标。