[发明专利]一种鲁棒的基于双目光流的空间目标旋转轴及质心估计方法

摘要

本发明提供了一种基于双目光流的空间目标旋转轴及质心估计方法，包括：依次分别提取双目序列图像中的特征点，计算形成的双目光流；从特征点的双目光流中剔除非有效重建三维运动轨迹的区域，得到有效区域约束的双目光流，重建出空间目标的三维运动轨迹；多次迭代剔除重建三维运动矢量误差较大的光流区域，根据得到每个特征点的三维运动矢量序列估计旋转轴，将多个特征点估计结果进行加权平均，得到估计的旋转轴的空间方程,根据估计的两条旋转轴联立求解出质心目标的空间坐标。本方法流程可用于观测自旋运动或调姿状态中的空间目标，准确有效重建这些空间目标的三维旋转轨迹，估计自旋运动的空间目标的旋转轴和质心。

主权项

一种基于双目光流的空间目标旋转轴及质心估计方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）分别提取立体图像对中的特征点；（2）依次计算序列图像中各特征点形成的双目光流；（3）从各特征点的双目光流中剔除非有效重建三维运动轨迹的区域，得到有效区域约束的双目光流；（4）根据（3）得到的各特征点有效区域约束的双目光流，重建出各特征点的三维运动轨迹；（5）计算出各特征点的三维运动轨迹平面的法矢量，依次计算各特征点法矢量与各特征点每段运动轨迹方向矢量的余弦距离，剔除各特征点的余弦距离模最大的那段轨迹；（6）将各特征点的剔除后的轨迹重新计算轨迹平面的法矢量，计算各特征点的两次法矢量的余弦距离，判断各特征点两次法矢量的余弦距离是否大于设置的余弦距离阈值，如果大于则返回步骤（5）根据各特征点剔除后的轨迹重新计算；（7）估计各特征点的运动轨迹所在平面，以及各特征点的运动轨迹的圆心和半径；（8）根据各特征点的运动轨迹的半径，将各轨迹平面的法矢量以及轨迹圆心进行加权平均，得到最终的旋转轴的空间方程；（9）当空间目标的旋转轴改变后，重复步骤（1）～（8），得到第二条旋转轴的空间方程，与前一次求出的旋转轴的方程合并，计算出空间目标的质心坐标。