[发明专利]一种嵌入式的红外空间非合作目标去帆板方法

说明书

本发明属于航天技术领域，公开了一种嵌入式的红外空间非合作目标去帆板方法，包括如下步骤：S1、利用目标主体及其帆板的红外辐射特性相近的原理合并目标主体及其帆板；S2、利用非合作目标的主体和帆板同轴的特性，去除目标帆板；S3、利用目标主体的四个顶点位置，重新计算目标主体的质心。本发明通过对红外非合作目标的特征识别，实时计算出非合作目标主体的质心位置，尤其对非合作翻滚运动大目标的帆板超出成像视场的情况，能精确获取目标主体的质心，解决了大目标快速跟踪稳定性的问题并应用。

技术领域

本发明涉及航天技术领域，尤其涉及空间在轨服务领域的识别跟踪方法。

背景技术

近年来空间在轨服务技术发展迅速，空间目标识别跟踪是空间在轨服务的关键技术之一，特别是针对非合作目标的跟踪，由于其运动特性未知，当逼近目标时，如何快速准确地识别并稳定跟踪目标本体质心是难点之一。

2020年美国诺格公司的任务延寿飞行器(MEV-1)采用喷管对接的技术手段接管Intel-Sat901卫星辅助延寿飞行器是一个标志性事件，实现了对喷管目标的“零距离”对接。近距离相对导航的关键是要能够准确识别目标运动特性，尤其对于缺乏先验信息的目标，在接近过程需要实时识别目标外形、识别帆板并稳定跟踪，这对实现逼近目标至关重要。美国国防高级研究计划局的PHOENIX计划，采用了演示视觉系统、机械臂及自动控制算法等验证，未使用辅助测量的标志器，基于可见光视觉系统对逼近的航天器进行位姿测量，该方法受光照影响大。

发明内容

针对空间非合作目标的帆板超出成像视场的问题，尤其对翻滚运动的目标，本发明提供了一种嵌入式的红外非合作大目标去帆板的方法，此方法用于识别跟踪空间运动目标时，不需人工参与，可实时稳定地识别跟踪目标本体，本方法已在轨应用。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种嵌入式的红外空间非合作目标去帆板方法，包括如下步骤：

S1、利用目标主体及其帆板的红外辐射特性相近的原理合并目标主体及其帆板；

S2、利用非合作目标的主体和帆板同轴的特性，去除目标帆板；

S3、利用目标主体的四个顶点位置，重新计算目标主体的质心。

进一步的，步骤S1的具体合并方法如下：

S1.1、当提取的聚类块≥3时，对聚类块N中灰度相近的聚类块进行再聚类(灰度差≤预设值)，形成新的聚类块N’；

S1.2、对新的聚类块N’中满足如下公式的聚类块进行合并：

abs((y2-y1)/(x2-x1)-(y2-y3)/(x2-x3))＜预设值

其中(x1，y1)，(x2，y2)，(x3，y3)分别为聚类块1，2，3的加权质心。

进一步的，步骤S2帆板的去除方法如下：

S2.1、首先计算目标的旋转角度，采用Hough变换，利用点与线的对偶性，将原始图像空间的一条给定直线变换成Hough空间中的一个点；Hough变换的公式如下：

ρ＝xcosθ+ysinθ

式中，ρ和θ为极坐标下点的极径与极角；

根据检测出的直线上的所有点通过最小二乘法进行直线拟合，就能计算出目标的旋转角度，具体公式如下：

式中，N为样本个数；(x_i，y_i)为每个样本的位置；