[发明专利]用于行星及小行星探测的目标结构配准测量方法及系统

说明书

本发明公开了一种用于行星及小行星探测的目标结构配准测量方法及系统，该方法通过安装在卫星上的飞行时间相机实现，该方法包括：接收飞行时间相机定时采集的目标星体表面环境的图像和深度信息，对图像和深度信息进行融合，生成三维点云数据；对三维点云数据进行滤波处理，得到去噪后的三维点云数据，并把去噪后的三维点云数据存入数据列表；对去噪后的三维点云数据进行有效区域信息的提取，得到有效点云区域的数据；再进行迭代最近点法配准，得到变换矩阵；从数据列表提取去噪后的三维点云，使用变换矩阵进行变换，得到配准后的整体三维点云数据；对配准后的整体三维点云数据进行特征提取，得到目标星体表面的距离信息、位置信息和形状信息。

技术领域

本发明涉及数据分析领域，尤其涉及用于行星及小行星探测的目标结构配准测量方法及系统。

背景技术

行星与小行星探测，能帮助我们了解太阳系的起源和演化过程。人们希望通过探测研究太阳系的物质来源，了解太阳星云的分馏、凝聚与形成过程；研究行星与卫星的大气、电离层与磁场的特征、起源与演化；对行星与卫星的地形地貌、地质构造、内部结构的特征与演化历史进行比较研究；掌握行星与卫星的资源、能源以及特殊环境的利用前景；进行太阳系演化的时间序列(元素年龄、形成间隔年龄、天体的凝聚年龄、凝固年龄、变质年龄、气体保留年龄、径迹保留年龄、宇宙暴露年龄和落地年龄等)的研究与测定，反演太阳系的起源与演化历程。

随着航天科技的突飞猛进，随着世界各国对探索宇宙奥秘、开发利用宇宙资源的重视，人类的行星探测活动将越来越活跃，探测的目的、内容将更趋深入和明确，手段将更为完整和先进，宇宙探测将步入新的发展阶段。

随着行星与小行星探测的不断发展，我们需要用各种更先进的技术对各种星体的相关特征进行测量，然而当前测量技术的发展限制了对星体进一步研究，特别是对星体表面局部特征的测量技术，影响着我们能不能更好的对行星与小行星进行探测。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提出了一种用于行星及小行星探测的几何目标结构配准测量方法及系统。

本发明提出了一种用于行星及小行星探测的目标结构配准测量方法，该方法通过安装在卫星上的飞行时间相机实现，所述方法包括：

接收飞行时间相机定时采集的目标星体表面环境的图像和深度信息，对图像和深度信息进行融合，生成三维点云数据；

对三维点云数据进行滤波处理，得到去噪后的三维点云数据，并把去噪后的三维点云数据存入数据列表；

对去噪后的三维点云数据进行有效区域信息的提取，得到有效点云区域的数据；

对有效点云区域的数据进行迭代最近点法配准，得到变换矩阵；

从数据列表提取去噪后的三维点云，使用变换矩阵进行变换，得到配准后的整体三维点云数据；

对配准后的整体三维点云数据进行特征提取，得到目标星体表面的距离信息、位置信息和形状信息。

作为上述方法的一种改进，所述接收飞行时间相机定时采集的目标星体表面环境的图像和深度信息，对图像和深度信息进行融合，生成三维点云数据；具体包括：

接收飞行时间相机定时采集的目标星体表面环境的图像和深度信息；

对深度信息做初步校正和温度校准；

对图像进行畸变校正处理；

将图像和深度信息由深度图像坐标系转换到相机坐标系，再转换到世界坐标系，得到三维点云数据，其中，X轴、Y轴的数据值表示场景点的平面坐标位置，Z轴的数据值表示场景点的深度值。

作为上述方法的一种改进，所述对三维点云数据进行滤波处理，得到去噪后的三维点云数据，并把去噪后的三维点云数据存入数据列表；具体包括：