[发明专利]单目视觉导航特征点丢失故障处理方法

摘要

本发明公开了一种单目视觉导航特征点丢失故障处理方法，属于视觉相对导航领域。本发明在导航特征点丢失时，首先通过图像匹配法和几何法对故障特征点虚拟坐标进行粗略地重构，然后利用陀螺姿态角速度测量信息，结合特征点间的距离、方位信息以及视觉导航系统前一时刻的估计结果，采用蚁群搜索方法对重构的故障特征点在相机成像敏感元件上的虚拟坐标进一步修正，采用视觉导航迭代算法求解目标的相对位姿。本发明处理方法简单，效果改善明显，提高了视觉导航系统的鲁棒性，可应用于航天器地面物理仿真三自由度或五自由度气浮平台以及航天器在轨服务等航天任务，提供高可靠的相对位置和姿态测量。

主权项

一种单目视觉导航特征点丢失故障处理方法，其特征在于包括以下步骤：1)、视觉导航系统采集图像、提取图像中的特征点并确定特征点的数目，在常态情况下所述特征点包括4个平面内特征点和1个平面外特征点；根据前后两时刻各特征点在像平面上的位置，采用差分算法得出每个特征点的运动矢量；2)、若因特征点遮挡或提取失败导致步骤1)提取得到的特征点数目为4个：21)、根据步骤1)中各个特征点的运动矢量判断识别平面外特征点，若丢失特征点为平面外点，则直接对平面内特征点进行匹配，基于4个平面内特征点，采用视觉导航迭代算法求解目标的相对位姿；22)、若丢失特征点为平面内某一特征点，则根据前一时刻视觉导航系统输出的信息，重构丢失特征点的虚拟坐标，并根据此虚拟坐标以及剩余平面内的特征点，对平面内的全部特征点进行匹配；基于平面外特征点和剩余的3个平面内特征点，采用视觉导航迭代算法求解目标的相对位姿；3)、若因特征点遮挡或提取失败导致步骤1)提取得到的特征点数目为3个：31)、根据步骤1)中各个特征点的运动矢量判断识别步骤3)所述特征点是否存在平面外点；32)、根据步骤31)的识别结果，若3个特征点均为平面内特征点，则利用三角形面积比特性重构丢失特征点；33)、根据步骤31)的识别结果，若3个特征点为2个平面内特征点和1个平面外特征点，根据特征点故障前后相邻时刻的图像并进行比对和匹配，识别并提取当前时刻丢失的特征点以及坐标；34)、根据陀螺姿态角速度测量信息、上一时刻视觉导航系统的位姿估计结果以及特征点的空间构型和成像特性，采用智能搜索算法对步骤32)、33)获得的丢失特征点虚拟坐标进行修正；35)、根据修正后丢失特征点的虚拟坐标和剩余的3个特征点坐标，采用视觉导航迭代算法求解目标的相对位姿；4)、重复以上步骤，实现单目视觉导航系统的连续位姿信息输出。