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基于纹理边界检测的航天器椭圆特征提取方法

更新时间:2020-01-03 14:50:47 大小:1M 上传用户:IC老兵查看TA发布的资源 标签:航天器 下载积分:1分 评价赚积分 (如何评价?) 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

为确定失效航天器等非合作目标的相对位姿,提出一种通过纹理边界检测的椭圆特征提取方法。该方法假设椭圆特征是航天器表面两种不同纹理的边界,利用上一时刻相对位姿信息,将对接环离散几何模型投影到像平面,并沿各离散点的法向方向通过概率方法检测纹理边界点。利用随机抽样一致(RANSAC)方法剔除边界点中的粗大误差,进而拟合出椭圆参数。纹理特征对光照变化具有鲁棒性,因此该方法能够在变光照、星体表面反光不均匀等复杂情况下快速准确地提取图像中的椭圆特征。本文以对接环图像特征提取为例进行仿真校验,分析了算法参数和噪声对提取椭圆精度和时间的影响。利用真实图像与基于梯度边缘的椭圆提取方法进行对比,结果表明,所提出的算法具有较高的精度和速度。


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39  
1
宇 航 学 报  
Vol. 39  
January  
卷 第  
No. 1  
2018  
2018  
1
Journal of Astronautics  
基于纹边界检测椭圆征提取方法  
王诗强 张世杰  
(
哈尔滨学卫星研究哈尔滨  
150080)  
:
。  
航天姿 一种纹理边界检测椭圆征提取方法 该  
, ,  
方法椭圆航天同纹理边界 一时姿影  
。  
沿的法方法检测纹理边界致  
( RANSAC)  
方法边界  
、  
误差 椭圆参数 纹理具有鲁棒此该方法在变光反  
,  
杂情确地提取图像椭圆征 本文以图像征提取进行仿真分析  
,  
参数和声对提取椭圆度和时间的影响 图像基于度边椭圆提取方法进行对结果  
表明 法具有度和度  
: ; ; ; ;  
关键词 航天自然征 椭圆征检测 纹理 致  
: V448. 25 : A : 1000-1328( 2018) 01-0076-07  
文献标识码 文章编号  
中图分类号  
DOI: 10. 3873 /j. issn. 1000-1328. 2018. 01. 010  
Elliptical Feature Extraction on Spacecraft Based on Texture Boundary Detection  
WANG Shi-qiangZHANG Shi-jie  
( Research Center of Satellite TechnologyHarbin Institute of TechnologyHarbin 150080China)  
Abstract: In order to determine the relative position and attitude of a non-cooperative targetsuch as a failed  
spacecraftan algorithm based on the texture boundaries is developed for ellipse extraction. It is assumed that the elliptical  
feature represents the boundary of the two different texture regions on the surface of the spacecraft. With the relative  
position and attitude information from last timea discrete geometric model of the target is projected onto the image plane.  
The texture boundary points are detected by the method of probability along the normal direction of each discrete point.  
Then the points with large errors are eliminated by the random sample consensus ( RANSAC) . Subsequentlythe  
parameters of the extracted elliptical feature are obtained. As the texture feature is robust to changes in illuminationthe  
proposed algorithm can extract the elliptical features rapidly and accurately in the image in the complex casessuch as the  
changes in illumination and unevenness of the surface reflection on the spacecraft. Considering the feature extraction of a  
docking ring as an examplethe simulation is performed. The influence of the parameters and noise on the accuracy of the  
proposed algorithm is investigatedand the cost time of the result is analyzed. The proposed algorithm and the algorithm  
based on the gradient information are compared in real images. The results show that the proposed algorithm has high  
accuracy and low computational cost.  
Key words: Spacecraft; Natural feature; Elliptical feature extraction; Texture; Random sample consensus  
上述需要持续地确航  
0
器的姿 的特征  
3 - 5]  
姿定系统具有量  
标航天器的姿  
目  
1]  
,  
功耗点 目前广应用接  
需要自然  
2]  
姿 条件提取目  
中  
: 2017-08-03;  
: 2017-10-10  
收稿日期  
修回日期  
:
金项目 上航天金  
( SAST201444)  
1
:
基于纹理边界检测航天椭圆征提取方法  
77  
图像自然征 非自然主  
征向进行分同纹理的  
15]  
线征和圆航天言  
理边界  
尺  
, ,  
量较中  
发动机特  
。  
征 圆征在图像椭圆 与直线相  
椭圆征检测实时型法纹理域  
椭圆征在姿可用矩阵进行示  
参数通  
6]  
便于数通常得到解  
过统计图像各像度值参  
7]  
, ,  
纹理的分间  
Xu  
图像中椭圆提取  
图像边  
16]  
型法是从纹理全  
采用方法提取图像  
边界  
特性地获得部纹理边  
中航天椭圆然随准  
。  
椭圆提取 统计  
提取在实应用中  
是从图像的统计特性发 发纹理  
、  
椭圆凹  
规律 图像级  
于椭圆缘  
纹理规  
判断性 对于同一椭  
17]  
8 - 9]  
统计方法单易于实杂  
自然纹理  
进行合  
最后用直接最二  
10]  
度  
椭圆参数 方法非椭  
, ,  
综上 文以航  
, ,  
圆边提  
的不同纹理特性 探索新的  
, ,  
入了大类  
纹理边界检测椭圆征提取验  
, ,  
方法的参数在实应用需要整  
, ,  
法的速性 仿真型方  
参数椭圆基于生  
法进行对验证  
的方法一种参数椭圆征检测方法 方  
认为图像椭圆图像组  
1
问题述  
, ,  
具有的方如果若  
纹理的统计型进行纹  
, ,  
并后 那么并  
11 - 12]  
:
理边界可通检测纹理模型的化点以确定 对  
的区设  
最后据  
13]  
图像中一线 成该直线素点集  
( Number of false alarmsNFA)  
椭圆征  
γ
B
= { b b b } ,  
度值  
1
为  
上述方法图像础  
1
2
γ
γ
S = { s s s } ,  
标和分  
2
合  
进行椭圆征提取 于航天热  
1
1
γ
别表些像素  
不平 下会图像产生暗  
γ
B  
b
左侧  
c
纹理中  
点  
纹理 纹理会使图像的  
1
T
T
在纹理  
的区果  
( 1)  
的区右侧在纹理  
向一的区域出现上  
1
2
b
式  
方法提取椭圆为此  
c
:
最大  
要探索新椭圆检测法  
c
γ
γ
P( c  
) = P( S  
η
) P( S  
) ( 1)  
T
2
纹理图像中  
S T T  
1 1  
T
1
c+1  
2
1
关系的一种度色彩布  
:
η 数  
14]  
提取图像中纹理边界的问题成  
具有统计意义规律  
征和梯  
纹理边界避  
( 1)  
b 。  
最大值时 的问题  
c
式  
纹理边界的影响 纹理进行  
椭圆边界椭圆征提取中  
边界检测广应用图像领域 的  
。  
素点归属问题 还需椭圆参数 接最小  
: 、 。  
方法型法统计方法 图  
一种非椭圆参数拟合方法  
到频空间 在度和图  
:
椭圆为  
2
2
, ,  
纹理进行分析 得到纹理的特征向最  
Ax + Bxy + Cy + Dx + Ey + F = 0  
( 2)  

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