為了延長航天器的壽命及提高航天器可靠性,在軌服務(wù)體系已經(jīng)啟動(dòng)建設(shè)。對于沒有搭載特殊識別裝置的非合作目標(biāo),必須采用傳感器對目標(biāo)位置與姿態(tài)進(jìn)行測量,才能安全有效的進(jìn)行服務(wù)任務(wù)。本論文立足在軌服務(wù)中的近距離操作任務(wù),利用信息豐富的To F相機(jī)作為測量傳感器,以非合作目標(biāo)上的圓特征為入手點(diǎn),研究一種高效可靠的非合作航天器相對位姿測量方法。主要采用基于點(diǎn)云模型的姿態(tài)確定方法,重點(diǎn)開展圓特征區(qū)域提取、空間圓擬合和基于圓特征的相對位姿解算與驗(yàn)證方法的研究,主要內(nèi)容如下:利用圓特征求解目標(biāo)的相對位姿,首先需要進(jìn)行圓特征區(qū)域的提取。針對具有深度信息的點(diǎn)云數(shù)目龐大、單視角下數(shù)據(jù)不完整導(dǎo)致的求解算法復(fù)雜、效率低的問題,提出了一種利用灰度圖像輔助的點(diǎn)云分割方法。利用To F相機(jī)中灰度圖像與深度圖像像素位置一一對應(yīng)的特殊性,在灰度圖像中進(jìn)行橢圓檢測后,在深度圖像中再進(jìn)行相應(yīng)位置的數(shù)據(jù)提取轉(zhuǎn)換為點(diǎn)云,由此將含有圓特征的區(qū)域點(diǎn)云提取出來。最后進(jìn)行聚類篩選后就可以得到圓特征區(qū)域點(diǎn)云。通過實(shí)物拍攝數(shù)據(jù)進(jìn)行編程實(shí)驗(yàn),并與單獨(dú)的點(diǎn)云分割效果對比,結(jié)果表明利用灰度輔助點(diǎn)云分割的更快速有效�；趫A特征的相對位姿求解主要利用圓特...

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析
        1.2.1 基于激光雷達(dá)的位姿測量任務(wù)與應(yīng)用
        1.2.2 點(diǎn)云特征提取方法
        1.2.3 基于點(diǎn)云的位姿解算方法
    1.3 主要研究內(nèi)容
第2章 問題描述與關(guān)鍵數(shù)學(xué)模型
    2.1 引言
    2.2 問題描述
    2.3 基本坐標(biāo)系定義
    2.4 TOF相機(jī)介紹
        2.4.1 數(shù)據(jù)類型
        2.4.2 深度圖像轉(zhuǎn)為點(diǎn)云
    2.5 關(guān)鍵數(shù)學(xué)模型
        2.5.1 基于模型的點(diǎn)云位姿解算模型
        2.5.2 基于圓特征的相對位姿求解
    2.6 本章小結(jié)
第3章 基于灰度圖像輔助的點(diǎn)云圓特征區(qū)域提取
    3.1 引言
    3.2 問題描述
    3.3 灰度圖像輔助點(diǎn)云分割
        3.3.1 橢圓提取與擬合
        3.3.2 同區(qū)對應(yīng)分割
    3.4 聚類與篩選
    3.5 實(shí)驗(yàn)與分析
        3.5.1 實(shí)驗(yàn)條件
        3.5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
    3.6 本章小結(jié)
第4章 基于灰度圖像與點(diǎn)云的空間圓特征參數(shù)求解
    4.1 引言
    4.2 問題描述
    4.3 空間圓法向量擬合
        4.3.1 基于點(diǎn)云的空間圓法向量擬合
        4.3.2 基于灰度圖像的空間圓法向量擬合
        4.3.3 法向量結(jié)果融合
    4.4 空間圓圓心和半徑擬合
    4.5 實(shí)驗(yàn)與分析
        4.5.1 實(shí)驗(yàn)條件
        4.5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
    4.6 本章小結(jié)
第5章 基于圓特征的非合作航天器位姿確定實(shí)驗(yàn)
    5.1 引言
    5.2 主算法流程
    5.3 算法驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)
        5.3.1 非合作目標(biāo)模型近似重構(gòu)
        5.3.2 法向量轉(zhuǎn)換為方向余弦矩陣實(shí)驗(yàn)
        5.3.3 標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)計(jì)算
        5.3.4 深度圖像與灰度圖像不同步分析
        5.3.5 評價(jià)方法
    5.4 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        5.4.1 硬件系統(tǒng)介紹
        5.4.2 相機(jī)標(biāo)定
        5.4.3 程序流程設(shè)計(jì)
    5.5 結(jié)果及分析
        5.5.1 主算法結(jié)果
        5.5.2 法向量轉(zhuǎn)換為方向余弦矩陣實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        5.5.3 直接空間圓擬合結(jié)果
        5.5.4 灰度圖像與深度圖像不同步實(shí)驗(yàn)
        5.5.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較分析
    5.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝



本文編號：3772127