[发明专利]一种空间飞行器广义模型的识别和重构方法及装置

说明书

本发明实施例提供了一种空间飞行器广义模型的识别和重构方法及装置。所述方法包括：获取所述空间飞行器对应的目标图像；检测所述目标图像中的椭圆，生成椭圆集；遍历所述椭圆集，从所述椭圆集中获取满足轮廓约束条件和空间圆心约束条件的目标椭圆；基于所述目标椭圆，重构所述空间飞行器的广义模型。本发明实施例通过将空间飞行器简化为一种广义模型，该模型将空间飞行器的主体简化为满足轴对称结构的截面圆特征的集合，通过识别轴对称截面圆特征重构空间飞行器的结构。对于一幅空间飞行器图像，在完全未知目标信息的条件下，能够重构空间飞行器主体的归一化模型，既可用于后续位姿测量也可完成帧间跟踪。

技术领域

本发明涉及航天技术领域，特别是一种空间飞行器广义模型的识别和重构方法及装置。

背景技术

空间飞行器的识别与重构是重要的在轨航天任务，是航天领域非常具有难度的任务之一，目前已有的方法需要已知的先验知识较多，应用范围较窄，能够识别的目标空间飞行器非常有限。

在交会对接、敌我目标识别、在轨服务等航天任务中，都需要识别、重构目标空间飞行器。通常的技术手段主要有以下几种：(1)合作目标识别法。该方法在空间飞行器上安装合作靶标，通过识别这些靶标完成空间飞行器的识别任务；(2)模板匹配法。该方法不需要在空间飞行器上安装靶标，先验地对目标的各种姿态进行模型训练并存储在硬件系统中，通过匹配已知模板和得到的图像完成识别任务；(3)目标特征识别法。该方法识别目标固有的特征，利用这些特征之间可能存在的内在联系完成识别任务。综上，第一种方法需要目标上具有合作靶标，第二种方法只能识别训练过的目标并且消耗的硬件系统的存储资源较大，这两种方法的应用限制条件较多。第三种方法具更广的适用范围，通过改进识别算法可以达到非常好的性能。

综上，现有的目标特征识别法具有较大限制性，大部分着眼于局部特征的检测，因此在先验知识有限的条件下无法对目标空间飞行器有着整体的认识，也无法将这些局部特征和干扰特征区分。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术中椭圆特征检测着眼于局部特征的检测，因此在先验知识有限的条件下无法对目标空间飞行器有着整体的认识，也无法将这些局部特征和干扰特征区分的不足，提供了一种空间飞行器广义模型的识别和重构方法及装置。

本发明的技术解决方案是：

第一方面，本发明实施例提供了一种空间飞行器广义模型的识别和重构方法，包括：

获取所述空间飞行器对应的目标图像；

检测所述目标图像中的椭圆，生成椭圆集；

遍历所述椭圆集，从所述椭圆集中获取满足轮廓约束条件和空间圆心约束条件的目标椭圆；

基于所述目标椭圆，重构所述空间飞行器的广义模型。

可选地，所述遍历所述椭圆集，从所述椭圆集中获取满足轮廓约束条件和空间圆心约束条件的目标椭圆，包括：

从所述椭圆集中随机获取任意两个椭圆；

计算所述任意两个椭圆对应的空间圆所在平面的法向量；

根据所述法向量，确定所述任意两个椭圆是否满足所述轮廓约束条件；

在所述任意两个椭圆满足所述轮廓约束条件的情况下，确定所述任意两个椭圆是否满足所述空间圆心约束条件；

在所述任意两个椭圆满足所述空间圆心约束条件的情况下，将所述任意两个椭圆作为所述目标椭圆；

重复执行所述从所述椭圆集中随机获取任意两个椭圆，至所述在所述任意两个椭圆满足所述空间圆心约束条件的情况下，将所述任意两个椭圆作为所述目标椭圆的步骤；

在不同的目标椭圆对中含有相同的椭圆时，合并所述不同的目标椭圆对。