[发明专利]一种不规则光点的质心定位方法

权利要求书

1.一种不规则光点的质心定位方法，其特征在于步骤如下：

(1)安装在飞船上的交会测量相机对安装在目标飞行器上的合作目标标志器进行成像；目标飞行器上的合作目标标志器包括3个大光标和5个小光标，均分布在合作目标标志器坐标系中，具体见下表：

所述合作目标标志器坐标系的X轴、Y轴的指向分别与目标飞行器本体坐标系的Y轴和-Z轴相同，合作目标标志器坐标系的Z轴由右手定则确定，合作目标标志器坐标系的原点坐标为五个小光标的坐标均值；

目标飞行器本体坐标系：飞行器的质心为原点，飞行器前进方向为+X轴，飞行器的对地面的方向为+Z轴，Y轴由右手定则确定；

(2)通过阈值分割算法对步骤(1)中得到的图像进行光点提取，获得全局图像中的基本光点信息；所述基本光点信息包括光点个数、光点的像元数和光点位置在成像面坐标系中的坐标；

(3)判断步骤(2)中得到的光点个数是否大于4，如果大于4，则进入步骤(4)，否则进入步骤(7)；

(4)在所有光点中任选5个光点，之后进入步骤(5)；

(5)如果在所有光点中任选5个光点的组合已经遍历，则进入步骤(11)；否则进入步骤(6)；

(6)对选择出的5个光点进行小光标匹配，如果匹配成功，则将中央小光标作为大光标，之后进入步骤(7)；否则返回步骤(4)；

(7)判断光点个数是否大于3，如果大于3，则进入步骤(8)；否则结束；

(8)在除去步骤(6)中所述5个小光标之外的所有光点中任选3个光点，之后进入步骤(9)；

(9)如果所述步骤(8)中任选的3个光点组合已经遍历，则结束；否则进入步骤(10)；

(10)对选择出的3个光点以及步骤(6)中的中央小光标进行大光标匹配，如果匹配成功，则匹配出的所有的光点即为质心可用的光点，否则返回步骤(8)；

进行大光标匹配具体为：

(10.1)将选择的3个光点，挑选出在图像中的最上、最下和最右的3个光点；

(10.2)以最上和最下两个光点的连线为直径，连线中点为圆心画圆，如果最右的光点到圆心的距离与半径的差小于3个像素，则进入步骤(10.3)，否则说明本次选择的3个光点不合要求，匹配失败；

(10.3)将最上和最下的光点之间进行连线，最右的光点与最上最下连线的中点之间进行连线，如果两条连线互相垂直，误差在2°以内，进入步骤(10.4)；否则匹配失败；

(10.4)最右的光点与最上最下连线的中点之间进行连线，如果该连线与相面坐标系中X轴的夹角在正负13度范围内，则进入步骤(10.5)；否则匹配失败；

(10.5)如果所述中央小光标与所述圆心的距离小于所述半径的四分之一，则匹配成功，最上光点为第一大光标，最右光点为第二大光标，最下光点为第三大光标；

(11)在所有光点中任选4个光点，之后进入步骤(12)；

(12)如果所述步骤(11)中任选的4个光点组合已经遍历，则结束；否则进入步骤(13)；

(13)对选择出的4个光点进行大光标匹配，如果匹配成功，则匹配出的所有的光点即为质心可用的光点，否则返回步骤(8)；

进行大光标匹配具体为：

(13.1)在选择出的4个光点中，挑选出在图像中的最上、最下和最右的3个光点；

(13.2)以最上和最下两个光点的连线为直径，连线中点为圆心画圆，如果最右的光点到圆心的距离与半径的差小于3个像素，则进入步骤(13.3)，否则说明本次选择的3个光点不合要求，匹配失败；

(13.3)将最上和最下的光点之间进行连线，最右的光点与最上最下连线的中点之间进行连线，如果两条连线互相垂直，误差在2°以内，进入步骤(13.4)；否则匹配失败；

(13.4)最右的光点与最上最下连线的中点之间进行连线，如果该连线与相面坐标系中X轴的夹角在正负13度范围内，则最上光点为第一大光标，最右光点为第二大光标，最下光点为第三大光标，之后进入步骤(13.5)；否则匹配失败；

(13.5)以最上最下光点连线的中点为圆心，以最上最下光点连线长度的1/8为半径，确定出圆形的小光标搜索区域；

(13.6)统计所述小光标搜索区域中所有光点的数量N，如果N小于等于0，则返回步骤(11)；如果N>4，则进入步骤(13.7)；如果N为3或者4，则进入(13.8)；如果N为1或者2，则进入(13.9)；

(13.7)距离所述小光标搜索区域中心最近的光点为第五小光标，匹配成功；

(13.8)进行小光标模板匹配，将匹配成功的小光标、第一大光标，第二大光标和第三大光标放在一个坐标数组中记录，匹配成功；

(13.9)如果所述小光标搜索区域中光点的像元数大于第一大光标、第二大光标和第三大光标像元数平均值的两倍，则进入步骤(13.10)，否则返回步骤(11)；

(13.10)在所述小光标搜索区域内，将阈值增加20灰度级，通过阈值分割算法进行光点提取，如果提取出的光点数大于等于3，则进入(13.8)，否则将阈值再次增加20灰度级，重复执行本步骤；如果阈值增加的次数大于2并且提取出的光点数量小于3，则将所述小光标搜索区域内所有光点合成为一个中央大光点，将中央大光点、第一大光标，第二大光标和第三大光标放在一个坐标数组中记录，匹配成功。