[发明专利]一种失稳卫星星箭对接环双目测量方法

权利要求书

1.一种失稳卫星星箭对接环双目测量方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)、采用双目立体视觉相机对星箭对接环进行测量，获取左、右两个相机拍摄的星箭对接环的图像，并将图像中的星箭对接环区域与背景环境分割开来，获取仅包含星箭对接环区域的图像，所述左、右两个相机呈一定内凑角对称安装；

(2)、在步骤(1)获得的左、右两个相机拍摄的仅包含星箭对接环区域的图像中提取星箭对接环轮廓；

(3)、将左、右相机拍摄的仅包含星箭对接环区域的图像上椭圆形轮廓上的边缘点作为特征点，采用双目立体匹配方法来确定每一个空间特征点在左相机和右相机图像内对应的同名像点，根据同名像点对来重建对接环圆形轮廓边缘的特征点和中心点在双目相机坐标系下的三维坐标；

采用双目立体匹配方法来确定每一个空间特征点在左相机和右相机图像内对应的同名像点的具体方法为：

(5.1)、将左、右相机拍摄的仅包含星箭对接环区域的图像通过投影变换为等效平行双目相机图像；

(5.2)、将等效左、右相机图像中对接环边缘上的点进行极线对准，得到等效左相机图像内对接环边缘与每一条极线相交的两个点和等效右相机图像内对接环边缘与每一条极线相交的两个点；

(5.3)、根据等效左、右相机图像内对接环边缘与极线相交的两个点在同一极线方向上的位置关系，确定空间特征点在左相机和右相机图像内对应的同名像点：即同一条极线上等效左相机上左边的特征点与等效右相机上左边的特征点互为同名像点；等效左相机上右边的特征点与等效右相机上右边的特征点互为同名像点；

(4)、根据所有边缘点的坐标，检测左、右相机拍摄的仅包含星箭对接环区域的图像中的直线特征，分别得到对接环十字力架轮廓在左、右图像坐标系下的表达式，将直线上的边缘点也确定为特征点；

(5)、求取左、右相机拍摄的仅包含星箭对接环区域的图像中直线与椭圆的交点在对应的左、右图像坐标系下坐标，采用三维重建的方法获取十字力架与对接环的交点在双相机坐标系下的三维坐标；

(6)、建立对接环坐标系，根据十字力架与对接环的交点在双目相机坐标系下的三维坐标，计算对接环与相机之间的相对位置，采用双矢量定姿方法，获得对接环与相机之间的相对姿态阵；所述双矢量为：对接环圆形边缘平面的法线矢量和十字力架与对接环的交点的任意一个交点与椭圆轮廓中心点的连接线矢量。

2.根据权利要求1所述的一种失稳卫星星箭对接环双目测量方法，其特征在于所述步骤(1)采用灰度阈值方法分割星箭对接环区域与背景环境的具体步骤是将所有灰度值小于或大于某一阈值的像素均归属于目标,而灰度值大于等于或小于等于该阈值的像素组成背景。

3.根据权利要求1所述的一种失稳卫星星箭对接环双目测量方法，其特征在于所述步骤(2)的具体实现为：

(2.1)、对左、右两个相机拍摄的仅包含星箭对接环区域的图像进行图像平滑滤波，滤除图像中的噪声；

(2.2)、采用双阈值Canny边缘提取方法获得的星箭对接环边缘点；

(2.3)、对星箭对接环边缘进行拟合，得到星箭对接环轮廓。

4.根据权利要求1所述的一种失稳卫星星箭对接环双目测量方法，其特征在于所述步骤(4)采用Hough变换方法检测目标图像中的直线特征。

5.根据权利要求1所述的一种失稳卫星星箭对接环双目测量方法，其特征在于所述步骤(6)所述对接环坐标系通过下述方法建立：以对接环圆形轮廓中心点位置为原点，对接环圆形边缘平面法线为Z轴，十字力架与对接环任意一个交点与中心点连线作为X轴，根据右手螺旋法则确定Y轴。

6.根据权利要求1所述的一种失稳卫星星箭对接环双目测量方法，其特征在于所述内凑角的取值范围为[10°，20°]。