[发明专利]面向可重复使用火箭回收的多视觉敏感器数据融合方法

说明书

本发明涉及一种面向可重复使用火箭回收的多视觉敏感器数据融合方法。(1)对安装在箭体上的四个视觉敏感器进行预先标定，确定它们之间的固定关系；(2)图像实时处理，选定一个视觉敏感器图像，将其余三个视觉敏感器图像上的边缘点统一到选定的视觉敏感器图像上，完成图像数据融合，得到扩展的视觉敏感器图像。本发明通过预先标定给出了敏感器之间的基础矩阵，进而可以给出匹配点在图像上的范围(邻域空间)，因而在搜索匹配点时，无需对整个图像进行搜索，极大地提高了计算速度。本发明解决了可重复使用火箭回收过程中目标图像信息不完整的问题，将图像融合方法运用在火箭回收过程中，计算速度较快，非常适用于在资源有限的硬件中实现。

技术领域

本发明涉及一种面向可重复使用火箭回收的多视觉敏感器数据快速融合方法。

背景技术

目前所有的航天器都是搭载在运载火箭上发射升空，绝大部分运载火箭是一次性的航天器，发射的成本较高，如果运载火箭能够实现可重复使用，势必会极大地降低火箭的发射成本。视觉导航技术在可重复使用火箭回收的最终着陆段有着较好的导航精度，相比于常用的GPS、惯性导航和高度计等精密设备，视觉导航系统成本较低。

在可重复使用火箭回收过程中采用视觉导航技术需要实时地获得地面目标的图像信息，然而受到火箭形状及安装位置的限制，单个视觉敏感器无法获取目标的完整图像信息。另外，火箭飞行速度较快，且受限于功耗、体积、重量等因素，箭上硬件系统的资源、性能有限，因此要求算法快速、实时并且能够在箭上硬件系统中实现。

《一种带摄像头火箭回收装置》设计了一种包括了包括漏斗装置、摄像机、4个支撑架和多个连接杆的回收平台，火箭通过高精度的GPS等装置飞回到火箭回收平台的上空,然后对准漏斗装置的中间位置降落。该专利设计的平台较为复杂，特别是实际火箭体积较大，建造平台的费用较高，可靠性较差，并且摄像头安装在平台上，仅作监视用途。

《一种可调节姿态的火箭回收支架》提出了一种包括主动支架、被动支架、调姿发动机、球形气垫及用于驱动主动支架的驱动电机的回收支架，具有安全稳定、装置简单灵活,轻质等特点。

现有的火箭回收研究集中于着陆装置或者是整个系统的分析，对多视觉敏感器测量装置及数据快速融合方法的研究尚没有文献提及。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种面向可重复使用火箭回收的多视觉敏感器数据快速融合方法，解决了可重复使用火箭回收过程中完整地获取目标图像信息的问题。

本发明的技术解决方案是：

一种面向可重复使用火箭回收的多视觉敏感器数据融合方法，步骤如下：

(1)对安装在箭体上的四个视觉敏感器进行预先标定，确定它们之间的固定关系；

(2)图像实时处理，选定一个视觉敏感器图像，将其余三个视觉敏感器图像上的边缘点统一到选定的视觉敏感器图像上，完成图像数据融合，得到扩展的视觉敏感器图像。

可重复使用火箭回收过程中，四个视觉敏感器同时工作，四个视觉敏感器均匀安装于火箭箭体的四周，两两之间在箭体周向间隔90度，每个视觉敏感器光轴平行并与箭体飞行的反方向一致。

进一步的，所述步骤(1)对安装在箭体上的四个视觉敏感器进行预先标定，确定它们之间的固定关系，具体为：

(1.1)通过第一视觉敏感器和第二视觉敏感器拍摄标定靶上的光学标识点，获取第一视觉敏感器图像上光学标识点的齐次坐标x_i＝(u_i,v_i,1)^T,i＝1,...,n，及第二视觉敏感器图像上对应光学标识点的齐次坐标x_i'＝(u_i',v_i',1)^T,i＝1,...,n；其中，n为标定靶上的光学标识点的数量；