[发明专利]一种单目空间目标测距测角方法

权利要求书

1.一种单目空间目标测距测角方法，具体包括下述步骤：

第A1步接收单个相机拍摄的空间目标的一帧图像，即实拍图像Q；

第A2步对空间目标的实拍图像Q进行预处理，包括Otsu阈值分割，形态学运算和标记处理，将空间目标从背景中提取出来，得到预处理后的图像S；再根据预处理后的图像S进行目标检测，如果空间目标完全处于相机视场中，则进入第A3步，否则进入第A5步；

第A3步对空间目标进行特征提取及姿态识别；

所述特征提取是指对预处理后图像S进行特征提取，得到空间目标的目标特征，采用M^θ表示预处理后图像S中空间目标的第θ维目标特征；θ表示目标特征的维数，其取值范围为1～7；第1维目标特征为空间目标短轴的斜率，第2维目标特征为空间目标的短轴与长轴之比，第3维目标特征为空间目标纵向对称度，第4维目标特征是空间目标周长与面积之比，第5维目标特征，目标面积与目标外接矩形的面积之比，第6维目标特征是空间目标外接矩形水平长度与纵向长度之比，第7维目标特征为空间目标短轴长度；

一对俯仰角R和偏航角H对应一个姿态，所述姿态识别是指根据所提取的空间目标的目标特征从模板目标特征库中找出模板图像中最接近的目标特征，记为d_q，k，其中该最接近的目标特征的第7维特征记为d_q，k对应的观测相机与空间目标的距离记为D_q；

第A4步计算空间目标的三维形心距离Δ_p和姿态角并返回结果；

Δp=DqLqk7M7]]>

姿态角包括俯仰角偏航角φ，单位为度，计算公式如下：

其中，(centerx′，centery′)为空间目标在摄像机坐标系下的中心坐标，单位像素；相机焦距focslen，单位：mm；单个像素的尺寸pixlen，单位：um；

第A5步转入第A1步，对下一帧图像进行处理，直到全部图像处理完成。

2.根据权利要求1所述的一种单目空间目标测距测角方法，所述模板目标特征库的建立过程为：

第B1步按观测相机与空间目标的距离由近及远依次将空间目标划分为不同的尺度等级，记尺度等级数量为Φ，各尺度下相机与目标在仿真条件下的距离记为D_i，i＝1，2，...Φ；

第B2步在同一尺度下，一对俯仰角和偏航角即对应一个目标姿态，将高斯观察球每隔10度划分为684个观察区域，去除冗余，得到614类不同的目标姿态模板图像，构成模板图像库；R_ij表示第i尺度等级第j类姿态下的图像，i＝1，2，...Φ；j＝1，2，...614，；

第B3步对模板图像库中的每一幅图像进行预处理，包括Otsu阈值分割，形态学运算和标记处理；

第B4步对每一幅预处理后的图像进行特征提取，建立空间目标的目标特征库，采用表示目标特征库中第i尺度下第j类姿态的第θ维特征。