[发明专利]一种单目空间目标测距测角方法

摘要

本发明属于航天技术与计算机视觉交叉的领域，为一种单目空间目标测距测角方法。步骤为：①接收单个相机拍摄的空间目标的一帧图像，即实拍图像Q；②实拍图像Q进行预处理，将空间目标从背景中提取出来，得到预处理后的图像S；再根据预处理后的图像S进行目标检测，如果空间目标完全处于相机视场中，则进入③，否则进入⑤；③对空间目标进行特征提取及姿态识别；④计算空间目标的三维形心距离Δp和姿态角；⑤继续处理，直到全部图像处理完成。本发明方法过程简单，本发明方法只需知道目标的三维结构和尺寸信息即可，不需要目标为合作目标，也不需要在目标上设置任何星标，具有测距范围较广，精度较高的特点。

主权项

1.一种单目空间目标测距测角方法，具体包括下述步骤：第A1步接收单个相机拍摄的空间目标的一帧图像，即实拍图像Q；第A2步对空间目标的实拍图像Q进行预处理，包括Otsu阈值分割，形态学运算和标记处理，将空间目标从背景中提取出来，得到预处理后的图像S；再根据预处理后的图像S进行目标检测，如果空间目标完全处于相机视场中，则进入第A3步，否则进入第A5步；第A3步对空间目标进行特征提取及姿态识别；所述特征提取是指对预处理后图像S进行特征提取，得到空间目标的目标特征，采用M^θ表示预处理后图像S中空间目标的第θ维目标特征；θ表示目标特征的维数，其取值范围为1～7；第1维目标特征为空间目标短轴的斜率，第2维目标特征为空间目标的短轴与长轴之比，第3维目标特征为空间目标纵向对称度，第4维目标特征是空间目标周长与面积之比，第5维目标特征，目标面积与目标外接矩形的面积之比，第6维目标特征是空间目标外接矩形水平长度与纵向长度之比，第7维目标特征为空间目标短轴长度；一对俯仰角R和偏航角H对应一个姿态，所述姿态识别是指根据所提取的空间目标的目标特征从模板目标特征库中找出模板图像中最接近的目标特征，记为d_q，k，其中该最接近的目标特征的第7维特征记为d_q，k对应的观测相机与空间目标的距离记为D_q；第A4步计算空间目标的三维形心距离Δ_p和姿态角并返回结果；Δp=DqLqk7M7]]>姿态角包括俯仰角偏航角φ，单位为度，计算公式如下：其中，(centerx′，centery′)为空间目标在摄像机坐标系下的中心坐标，单位像素；相机焦距focslen，单位：mm；单个像素的尺寸pixlen，单位：um；第A5步转入第A1步，对下一帧图像进行处理，直到全部图像处理完成。