[发明专利]基于光场单相机的非合作航天器三维位姿测量系统

权利要求书

1.一种基于光场单相机的非合作航天器三维位姿测量系统，其特征在于包括硬件系统和算法两部分；硬件系统包括主动对接航天器、被动对接航天器和高分辨率光场单相机，高分辨率光场单相机安装在主动对接航天器上，高分辨率光场单相机由一台高分辨率工业相机的光敏感成像元件前装配一块高分辨微透镜阵列而成；算法包括光场单相机校准算法、光场单相机深度估计算法和基于深度估计点云结果的三维形貌重建算法；三维形貌重建算法整合深度估计算法的结果，形成航天器可视化的深度图像。

2.根据权利要求1所述的基于光场单相机的非合作航天器三维位姿测量系统，其特征在于高分辨率光场单相机的微透镜阵列与光敏感成像元件平行放置，且之间的距离与最优距离的误差小于0.1％。

3.根据权利要求1所述的基于光场单相机的非合作航天器三维位姿测量系统，其特征在于所述光场单相机校准算法包括以下步骤：第一，相机校准；第二，模拟测试；第三，实地拍摄；第四，深度估计；第五，三维重建。

4.根据权利要求1所述的基于光场单相机的非合作航天器三维位姿测量系统，其特征在于所述光场单相机校准算法包括以下步骤光场单相机深度估计算法包括以下步骤：第一，拍摄图片；第二，对极平面图像堆叠；第三，获取兴趣点的斜率；第四，判断可靠性；第五，生成点云；第六，重建三维模型。

5.根据权利要求3所述的基于光场单相机的非合作航天器三维位姿测量系统，其特征在于，所述相机校准为采用标准的黑白棋盘校准板，置于不同距离进行拍摄，并获取棋盘位置信息；所述模拟测试是于航天器未发射前，将光场单相机置于于外太空类似的环境中，以确保整个测试方案能够正常运行。

6.根据权利要求4所述的基于光场单相机的非合作航天器三维位姿测量系统，其特征在于所述获取兴趣点的斜率是经由多视角图像堆叠形成对极几何图像，从图像切面中获取物体表面特征点的斜率值；所述生成点云是将所有带有深度信息的点经由相机校准数据校准后，形成点云；所述重建三维模型是根据点云以及原始图像来重建三维模型。