[发明专利]基于图像的行星三维信息测定方法

摘要

本发明公开了基于图像的行星三维信息测定方法，该方法包括以下步骤：采集行星表面特征点，采用通星敏感器和导航相机刚性安装的拍摄装置，并且所述拍摄装置上还设置有探测器，通过尺度不变特征变换SIFT算法构建建立高斯金字塔和图像尺度空间，寻找尺度不变特征，从不同距离观察目标，分类采集特征点；初定位，精准定位；消除错误匹配；行星三维重构并估计拍摄装置运动过程；环绕拍摄仿真；导航相机在轨标定；精度分析；量化分析等步骤，增加匹配效率，速度更快、存储更小，在增大精度的情况下重构行星模型。

主权项

基于图像的行星三维信息测定方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、采集行星表面特征点，采用通星敏感器和导航相机刚性安装的拍摄装置，并且所述拍摄装置上还设置有探测器，通过尺度不变特征变换SIFT算法构建建立高斯金字塔和图像尺度空间，寻找尺度不变特征，从不同距离观察目标，分类采集特征点；步骤二、初定位，将步骤一中的所述的高斯金字塔中通过引入拉普拉斯差分函数得到高斯差分金字塔，在高斯差分金字塔中找极值点进行空间极值点检测，得到初略范围；步骤三、精准定位，a.每一个像素要和它所有相邻点进行比较，中间检测点和它同尺度的8个相邻点和上下尺度9*2个点共26个点进行比较，从已知极值点通过差值得到连续空间亚像素精度的极值点位置；b.给特征点分配基准方向，在极值点领域窗口内通过前向差分计算像素梯度和方向分布，统计直方图，直方图主峰值作为特征点主方向；c.建立特征点的描述，通过划分子区域，统计直方图，得到特征点描述符；d.特征点匹配；步骤四、消除错误匹配，采用随机抽样一致RANSACS算法，分辨错误匹配点并消除；步骤五、行星三维重构并估计拍摄装置运动过程，在得到可靠的匹配特征点后，将参考坐标系原点定义在行星形心，利用观测矩阵估计出行星形状的特征点三维坐标向量，以及拍摄装置运动姿态向量和位置矢量，建立三维重构模型；步骤六、环绕拍摄仿真，包括在不同位置拍摄时不同的点在导航相机表面的成像和成像的表面点对应亮度；步骤七、导航相机在轨标定，确定导航相机相对于星敏感器安装关系的外定标模型和导航相机安装条件下确定内部光学矢量关系的内定标模型，在轨定标采用先外定标模型后内定标模型的方案进行在轨定标，利用基于kalman滤波算法进行在轨定标参数的高精度解算；步骤八、精度分析，包括分析拍摄条件引入误差来源和重构算法误差来源；步骤九、量化分析，通过计算重构的各点与真实三维模型距离最近点集中点的最远距离，对基于环绕拍摄的三维重构结果与原始三维模型的差异进行定量化处理。