[发明专利]自主交会对接中的视觉导航方法

摘要

本发明公开了一种自主交会对接中的视觉导航方法。主要解决现有技术中需要事先知道目标具体参数的缺点。其具体过程包括：150m～50m阶段利用粒子滤波器实现对目标的有效跟踪；50m～2m阶段采用立体视觉实现对目标位姿信息的测量，并采用盒滤波加速方法进行快速立体匹配；2m～0.6m阶段采用Hough变换对区域进行定位并提取区域特征点；0.6m～0.2m阶段采用红外辅助测距，消除测量盲区。本发明能够在未知目标具体参数的情况下，仅依靠目标的几何特征实现对目标的鲁棒识别及跟踪和目标相对位姿的确定，可用于在未知环境下逐渐靠近目标过程中的自主导航。

主权项

一种自主交会对接中的视觉导航方法，包括如下步骤：(1)150m～50m的远距离目标检测及跟踪步骤：通过高分辨率相机，获取空间中的弱小目标图像，进行目标特征识别，确认目标；利用粒子滤波器有效跟踪运动目标并估计目标的大致方位及速度；(2)50m～2m的较近距离全局位姿测量步骤：通过双目摄像机标定获取左右摄像机的内参数矩阵Ml1，Mr1，外参数矩阵Mr1，Mr2和投影矩阵Ml，Mr；结合上述得到的大致方位及速度信息，开启双目摄像机获取目标的双目立体图像对，左摄像机采集到的图像为Il(x，y)，右摄像机采集到的图像为Ir(x，y)，以采集到的左图像Ir(x，y)为主图像，对左图像进行图像预处理和Harris特征提取，得到左图像中目标的特征点u＝[uxuy]T，并在右图像Ir(x，y)中进行快速立体匹配，得到特征点在右图像中的坐标；根据双目摄像机参数和目标特征点在左右图像中的坐标进行三维重建，并由三维点坐标进行姿态解算，得到目标的总体位姿信息；(3)2m～0.6m的近距离目标的测量步骤：利用Hough变换提取交会特征，对具有明显交会特征的目标区域进行定位；根据可见光成像探测器得到的立体图像信息，采用上述姿态解算方法得到目标区域的位姿信息，并结合上述总体位姿信息对安装有测量装置的本体指向进行调整，做好交会准备；(4)0.6m～0.2m的极近距离目标的测量步骤：结合上述目标区域的位姿信息，采用红外辅助测距的方式获得目标的极近距离信息，并给出交会指令。