非合作航天器的立体视觉位姿测量

• 作者: 束安 裴浩东 周姗姗 段慧仙 陆佳琪
• 来源期刊: 光学精密工程
• 关键词: 双目立体视觉 非合作目标 双边滤波 位姿测量 在轨服务
• 年，卷（期）: 2021,（3）
• 页码范围: 493-502
• 页数: 10页
• 分类号: TP391|V448.22
• 语种: 中文
• DOI: 10.37188/OPE.20212903.0493

摘要

针对在轨服务中非合作航天器相对位姿测量的关键任务,提出了一种双目立体视觉方法.该方法利用两台大视场可见光相机获取高分辨率图像,用双边滤波方法对图像进行预处理,接着利用弧线段拟合法提取目标表面的对接环椭圆,用Hough变换法提取目标的矩形边框特征,并引入极线约束准则、对接环尺寸约束和光流跟踪的方法,提高算法的提取精度和效率.利用立体视觉构建非合作目标的对接环平面和边框角点,建立目标坐标系,解算与世界坐标系之间的位姿关系.暗室环境下的实验结果表明,双目相机系统逼近(12.0～2.0 m)实验中,相对位置精度优于1.0 cm,相对姿态精度优于0.41°;目标姿态转动实验中,相对位置精度优于1.3 cm,相对姿态精度优于0.88°,位姿解算精度较高,可以为追踪航天器提供连续的位姿导航信息.