[发明专利]一种模型约束下的在轨三维空间目标姿态估计方法及系统

摘要

本发明公开一种在轨三维空间目标姿态估计方法及系统，包括离线特征库构建和在线姿态估计步骤，所述离线特征库构建步骤为根据空间目标三维模型获取目标多视点特性视图，从中提取几何特征构成几何特征库，包含目标主体高宽比、目标纵向对称度、目标横向对称度和目标主轴倾斜角；所述在线姿态估计步骤为对待测在轨目标图像预处理和提取特征，将提取的特征在几何特征库中匹配，匹配结果对应的特性视图所表征的目标姿态即为姿态估计结果。本发明匹配用的几何特征具有尺度不变性，只要在三维建模阶段准确获取目标各部件间的尺寸比例和位置关系，就可保证后续较高的匹配精度。整个方法实现简单、鲁棒性好、姿态估计精度高，受成像条件影响小，适用性好。

主权项

一种在轨三维空间目标姿态估计方法，包括离线特征库构建步骤和在线姿态估计步骤：所述离线特征库构建步骤，具体为：(A1)根据空间目标三维模型获取表征空间目标各种姿态的目标多视点特性视图；(A2)从各空间目标多视点特性视图中提取几何特征构成几何特征库；所述几何特征包含目标主体高宽比Ti,1、目标纵向对称度Ti,2、目标横向对称度Ti,3和目标主轴倾斜角Ti,4；所述目标主体高宽比Ti,1是指目标最小外接矩形的高宽比；所述目标纵向对称度Ti,2是指在目标最小外接矩形所围成的矩形区域内，目标上半部分面积与下半部分面积之比；所述目标横向对称度Ti,3是指在目标最小外接矩形所围成的矩形区域内，目标左半部分面积与右半部分面积之比；所述目标主轴倾斜角Ti,4是指特性视图的目标柱体主轴线与视图水平方向的夹角；所述在线姿态估计步骤，具体为：(B1)对待测在轨空间目标图像预处理；(B2)对预处理后的待测图像提取特征，该特征与步骤(A2)提取的特征相同；(B3)将对待测图像提取的特征在几何特征库中进行匹配，匹配结果对应的特性视图所表征的空间目标姿态即为待测图像中的目标姿态。