[发明专利]一种行星表面导航特征自主提取方法

权利要求书

1.一种行星表面导航特征自主提取方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：通过对图像进行分割提取导航特征的阴影和光亮区域；

步骤2：根据导航特征的阴影区域和光亮区域求解太阳光照方向矢量；

步骤3：根据太阳光照方向对阴影区域与光亮区域配对实现导航特征提取，将配对阴影区域和光亮区域中心连线的中点作为导航特征的中心；

所述步骤1对图像进行分割采用二维最大熵阈值分割法进行，具体过程如下：

1.1选取最佳阈值向量(s^*,t^*)，使其满足：

其中，s为像素点灰度值的分割阈值，t为像素点领域平均灰度值的分割阈值，为熵的判别函数；s、t的取值范围均为[0,255]；

1.2用阈值向量(s^*,t^*)来分割导航特征的阴影区域；

1.3用阈值向量(κs^*,κt^*)来分割导航特征的光亮区域，其中κ是值大于1的系数。

2.根据权利要求1所述的一种行星表面导航特征自主提取方法，其特征在于，所述步骤2通过以下过程求解太阳光照方向矢量：

2.1按照阴影区域和光亮区域内包含的像素点个数分别对阴影区域和光亮区域排序，其中阴影区域和光亮区域数量分别为m和n；

2.2对排序后的阴影区域和光亮区域分别计算各区域的中心点得到阴影区域中心点序列[M₁,M₂...M_m]和光亮区域中心点序列[N₁,N₂...N_n]；

2.3从[M₁,M₂...M_m]和[N₁,N₂...N_n]中分别选取前面K个点组成点集[M₁,M₂...M_K]和点集[N₁,N₂...N_K]；

2.4将点集[M₁,M₂...M_K]和点集[N₁,N₂...N_K]中元素一一对应连线，选取连线距离和最小的连线组合作为匹配导航特征；

2.5对于匹配导航特征分别计算所有连线的斜率得到k₁、k₂、k₃、k₄、k₅…k_K；

2.6将k_i(i∈[1，K])中距离斜率均值超过预设阈值t的斜率作为无效数据剔出，得到K’个有效斜率；

2.7计算K’个有效斜率的均值得到太阳光照方向所在直线的斜率k_光，即太阳光照方向矢量。

3.根据权利要求1所述的一种行星表面导航特征自主提取方法，其特征在于，所述步骤3配对过程如下：

从m个阴影区域中选取一个阴影区域依次与n个光亮区域进行对比配对，如果满足配对筛选条件则配对成功，将这一对阴影区域和光亮区域标记为已配对；如果不满足配对筛选条件，则接着选取下一个未配对的阴影区域依次与未配对的光亮区域进行对比配对；如此往复，直到所有的阴影区域都被选取并进行过配对筛选为止。

4.根据权利要求3所述的一种行星表面导航特征自主提取方法，其特征在于，所述配对筛选条件为：

(1)阴影区域与光亮区域中心点连线矢量与太阳光照方向矢量的夹角θ不大于预设的光线角度偏差阈值σ；

(2)阴影区域和光亮区域分别包含的像素点个数S₁和S₂的比值l介于1/4与4之间；

(3)阴影区域与光亮区域中心点之间的距离L满足下式：

L＜＝μ(S₁+S₂)；

其中，μ表示单位像素距离，即一个像素点在像平面上对应的跨距。