[发明专利]一种空间非合作目标相对导航三维匹配估计方法

权利要求书

1.一种空间非合作目标相对导航三维匹配估计方法，其特征在于步骤如下：

(1)、采用双目视觉相机对待测点的空间非合作目标进行观测，采用双目视觉立体匹配的方法，计算双目视觉相机拍摄的左图像、右图像的视差图；

(2)、根据步骤(1)计算得到的左图像、右图像的视差图，得到空间非合作目标上相应空间点在左相机摄像机坐标系下的坐标，进而对空间非合作目标进行双目视觉三维重建，提取其在卫星左相机摄像机坐标系下的三维点云数据，形成非合作目标的测量数据点集P^(m)；

(3)、将测量数据点集P^(m)和模型数据点集X^(m)进行模型匹配，以两个点集中对应点距离之和最小为优化目标，求解得到测量数据点集P^(m)到模型数据点集X^(m)的最佳旋转矩阵R^(m)和平移矩阵T^(m)，所述模型数据点集X^(m)为相对于卫星的位置和姿态是已知的；

(4)、根据步骤(3)所得到的最佳旋转矩阵R^(m)和平移矩阵T^(m)，以及模型数据点集X^(m)对应的空间非合作目标在卫星左相机摄像机坐标系下的位置和姿态，换算得到待测点空间非合作目标相对卫星的姿态和位置。

2.根据权利要求1所述的一种空间非合作目标相对导航三维匹配估计方法，其特征在于所述双目视觉相机中的左、右两个相机具有相同的焦距f且光轴平行，两个相机的像平面位于同一平面上。

3.根据权利要求2所述的一种空间非合作目标相对导航三维匹配估计方法，其特征在于所述步骤(1)的具体实现为：遍历左图像中的每一个像素点(I,J)，采用加窗的方法进行左、右图像的立体匹配，找到使左、右图像的视差值Q_SAD(I,J,d(I,J))最小的d(I,J)作为左图像(I,J)像素点对应的视差，匹配窗口大小为(2N₁+1)×(2N₂+1)，所述Q_SAD(I,J,d(I,J))定义如下：

式中，G₀(I+p,J+q)为左图像像素点(I+p,J+q)的像素，G₁(I+p+d,J+q)为右图像的像素点(I+p+d,J+q)的像素值。

4.根据权利要求2所述的一种空间非合作目标相对导航三维匹配估计方法，其特征在于所述卫星左相机摄像机坐标系选取左相机视轴为Z轴，XOY平面平行于相机的像平面，空间非合作目标上任意空间点p在该坐标系的坐标(X,Y,Z)为：

式中，T为两个相机之间的间距，(x₁,y₁)为空间点p对应的左相机图像中的像素点p₁在左相机图像物理坐标系下的坐标，(x₂,y₂)为空间点p对应的右相机图像中的像素点p₂在右相机图像物理坐标系下的坐标。