[发明专利]一种逼近状态下旋转目标位姿测量的方法

摘要

本发明公开了一种逼近状态下旋转目标位姿测量的方法，根据目标已知的模型数据和对其拍摄的目标图像序列，构造目标的三维特征库；对输入起始帧图像去噪、增强，通过图像腐蚀膨胀运算进行目标定位和轮廓提取；从输入图像序列的第2帧开始，提取目标的圆环特征与角点特征，并实现二维图像角点特征与目标模型的三维特征匹配；利用交比不变性插值获得更多的特征点位置；利用圆环特征与角点特征解算目标的位姿参数，并进行参数优化。本发明通过目标的定位，减少图像中待处理区域面积，提高计算效率。通过圆环特征、轮廓与角点特征的结合使用，以及利用交比不变性插值获得更多的特征点这一方案，保证位姿参数的解算精度。

主权项

1.一种逼近状态下旋转目标位姿测量方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：根据目标已知的模型数据，构造目标的三维特征库；步骤二：在测量设备逼近旋转目标的过程中，对旋转目标采集图像，输入起始帧图像，对起始帧图像滤波去除噪声，并进行阈值分割，得到目标在图像中的大致位置，通过图像腐蚀膨胀运算，进行目标定位，在实现目标定位的基础上，消除背景的干扰因素，在目标所处的区域提取目标轮廓；步骤三：基于步骤一中构造的三维特征库，从输入图像序列的第2帧开始，从目标轮廓包围的内部区域提取目标图像的椭圆特征与角点特征，确定图像中角点特征与目标的角点的对应关系，实现图像中角点特征与三维特征库中的目标的角点匹配；步骤四：基于交比不变插值获得更多的特征点，为步骤五中的位姿参数优化提供数据支持；步骤五：利用目标图像的椭圆特征解算目标相对位置，利用图像中角点特征解算目标姿态，并通过利用图像中角点特征解算的目标姿态，消除解算目标相对位置的二义性，得到初始位姿参数；以初始位姿参数为初值，结合步骤三中图像中角点特征与步骤四中插值得到的特征点，构造重投影误差为目标函数，对目标的初始位姿参数进行位姿参数优化，最终得到当前准确的目标位姿量；所述步骤四具体包括：(1)利用步骤二得到的目标轮廓，计算目标的4个顶点及目标中心点；(2)利用目标的4个顶点中对角的2个顶点连线，选取不同比例因子，在顶点连线上进行插值，得到更多的特征点，插值依据是交比不变原理。