基于輪廓特征的中遠距離空間目標姿態(tài)測量.pdf

1、三維姿態(tài)是描述空間目標的重要外部參數(shù)，在空間目標識別、視覺導航、航天器交會對接等領(lǐng)域都有廣泛應用。光學測量是非接觸的全場測量，具有抗干擾性強，設備簡單，穩(wěn)定可靠的優(yōu)點，被廣泛應用于空間目標的姿態(tài)測量?；趩文恳曈X的空間目標姿態(tài)光學測量已成為國內(nèi)外的研究熱點。
　　目前常用的基于視覺的目標姿態(tài)測量方法，如四點透視求解姿態(tài)法、弱透視成像模型法、廣義透視成像模型法以及直接線性變換法等，這些方法都需要選取至少3～4個控制點輔助測量，在近距

2、離上的姿態(tài)求解效果較好，而在中遠距離上因成像模糊控制點匹配困難導致姿態(tài)測量誤差較大。針對上述問題，本文提出了一種基于傅里葉描述的輪廓特征匹配的姿態(tài)測量方法。研究的主要工作有：
　　①分析了光學相機成像機理和OpenGL成像機理，并證明了在不考慮OpenGL視錐體剪切情況下二者成像機理的一致性，為 OpenGL仿真中遠距離空間目標的精確位姿圖像奠定了理論基礎(chǔ)。然后采用OpenGL完成對3DS目標模型的讀取，視錐體的控制，相機模擬觀測

3、點的控制，模型的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)控制等，進而得到空間目標具有指定姿態(tài)角的精確仿真圖像。
　?、诮榻B了常見的輪廓形狀描述方法，并分析了在中遠距離目標姿態(tài)測量應用中的可行性。本文提出了一種改進傅里葉描述子的輪廓匹配方法，不僅保留了旋轉(zhuǎn)性，消去了平移性和尺度縮放性，同時具有不隨輪廓起始點變化的特性，并在輪廓匹配中進行了仿真試驗驗證。
　?、坳U述了粒子濾波的基本思想，并將粒子濾波、卡爾曼濾波與擴展卡爾曼濾波進行對比分析，說明了擴展卡爾曼濾波