电光与控制, 2019, 26 (9): 66, 网络出版: 2020-12-20  

一种基于TOF相机的空间合作目标相对位姿测量方法

A New Method for Relative Pose/Position Estimation of Cooperative Target Vehicle Using TOF Camera
作者单位
1 上海航空控制研究所, 上海 201109
2 上海市空间智能控制技术重点实验室, 上海 201109
3 哈尔滨工业大学卫星技术研究所, 哈尔滨 150080
摘要
针对空间合作目标的靶标提取、匹配与相对位姿解算问题, 利用 TOF相机采集的灰度和深度信息进行目标检测与关键点筛选的靶标提取, 基于此进行特征点匹配并确定合作目标的相对位姿。首先, 基于灰度信息进行目标检测, 接着,结合深度信息与靶标形态筛选关键特征点, 然后, 利用马尔可夫随机场(MRF)的确定性退火算法进行特征点匹配, 最后, 利用SVD算法解算位姿获得目标航天器和追踪航天器之间的相对位置、姿态关系。实验表明该方法计算量少、鲁棒性较好。
Abstract
Aiming at the target extracting, matching and relative pose/position calculation of cooperative target vehicle, the information of gray-image and the depth-image collected by Time-of-Flight (TOF) camera is used for target detection and key-point selection, based on which the feature point matching is implemented and the relative pose/position of the cooperative target is determined. First, the gray information is used for target detection. Then, the critical feature points are selected based on the depth information and morphology of the target, and the deterministic annealing algorithm based on MRF is used for feature point matching. Finally, the Singular Value Decomposition (SVD) algorithm is used to estimate the relative pose and position between the target vehicle and the tracking vehicle. The experimental results demonstrate the effectiveness and the robustness of the proposed procedure.

牟金震, 方亚毜, 王诗强, 刘悦, 曹姝清. 一种基于TOF相机的空间合作目标相对位姿测量方法[J]. 电光与控制, 2019, 26(9): 66. MU Jinzhen, FANG Yahao, WANG Shiqiang, LIU Yue, CAO Shuqing. A New Method for Relative Pose/Position Estimation of Cooperative Target Vehicle Using TOF Camera[J]. Electronics Optics & Control, 2019, 26(9): 66.

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