[发明专利]一种辅助遥操作执行空间任务的三维目标跟踪方法

权利要求书

1.一种辅助遥操作执行空间任务的三维目标跟踪方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：三维传感器安装在空间机器人上，获取三维传感器的RGB-D信息的图像；所述RGB-D信息的图像包括RGB信息和表示空间目标的深度信息的D信息，即三维视觉传感器的镜头光心距离空间目标的长度；

转换为灰度信息，目标姿态O(X_t|Z_1:t)；

步骤2：将RGB信息的图像转化为灰度图像，得到目标姿态O(X_t|Z_1:t)信息；

步骤3：将处理后的灰度图像带入粒子滤波方法中，过程如下：

在粒子滤波框架下，目标姿态O(X_t|Z_1:t)在时间t的后验概率密度函数被表示为一权重粒子集合S_t：

式(1)中，粒子表示在时间t的第n张灰度图像，表示与似然函数对应成比例的归一化权重，N表示获取RGB-D图像的总数；

当前状态χ_t能通过下式估计：

估计χ_t时的旋转向量R_t∈SO(3)通过式(3)得到：

V和U通过对奇异分解得到：

步骤4：将处理后的灰度信息转化为RGB信息，同时融合D信息，一起带入似然估计方法中：

对于空间目标当前状态的测量点p表示为：

式(4)中，表示RGB图像中某点对应的D信息，即该点的三维坐标值，表示该点的法向量，表示x的RGB值；

对p相关处理如下：

姿态和补偿的目标模型M_t，在t时刻，场景Z_t的似然性被定义为式(8)：

式(8)中，表示空间目标模型M_t和场景Z_t中点的并集；和分别对应场景和空间目标模型的点；proj(·)通过标定得出的相机内参将点的三维坐标值转换为了二维坐标值；

每个(i,j)的似然性被定义为式(9)：

式(9)中，d_e(x₁,x₂)，d_n(n₁,n₂)和d_c(c₁,c₂)通过式(10)～(12)计算得到，λ_e，λ_n和λ_c决定了似然性对距离的敏感程度；

式(10)中，τ表示一个阈值；

式(11)中，是同类点的法向量；

d_c(c₁,c₂)＝||c₁-c₂|| (12)

被求出的为当前状态的最大的二维坐标值，即为跟踪的空间目标位置。