文档介绍：硕士学位论文
基于模型匹配的卫星位姿双目视觉测量
方法研究
STUDY ON BINOCULAR VISION MEASUREMENT
FOR SATELLITE POSE BASED ON
MODEL MATCHING
杨月耀
哈尔滨工业大学
2012 年 06 月
国内图书分类号:v19 学校代码:10213
国际图书分类号: 密级:公开
工学硕士学位论文
基于模型匹配的卫星位姿双目视觉测量
方法研究
硕士研究生: 杨月耀
导师: 李建刚副教授
企业导师: 梁斌教授
申请学位: 工学硕士
学科、专业: 控制科学与工程
所在单位: 深圳研究生院
答辩日期: 2012 年 06 月
授予学位单位: 哈尔滨工业大学
Classified Index:v19
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Dissertation for the Master Degree in Engineering
STUDY ON BINOCULAR VISION MEASUREMENT
FOR SATELLITE POSE BASED ON
MODEL MATCHING
Candidate: Yang Yueyao
Supervisor: Associate Prof. Li Jiangang
Co-supervisor: Prof. Liang Bin
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Specialty: Control Science and Engineering
Affiliation: Shenzhen Graduate School
Date of Defence: June, 2012
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
摘要
空间机器人执行在轨服务时需要获得目标的精确位置和姿态。目前大部分位
姿测量方法都通过寻找目标上的预装标志器或显著特征来获取位姿,然而当预装
标志器失效或空间机器人离目标距离较远时,很难获取目标表面的特征信息。本
学位论文在国家高技术研究发展计划(863 计划)航天领域项目“某在轨服务智能
空间机器人”的支持下,开展了基于模型匹配的卫星位姿测量方法的研究,并通
过仿真实验验证了该方法的有效性。本文的内容包括以下几个方面:
首先,获取卫星的模型理论数据和生成虚拟图像。通过 ProE 软件建立卫星模
型,并由 ANSYS 软件对模型进行网格划分,提取出模型边界数据点;基于 OSG
虚拟技术生成虚拟双目图像,为了更加接近真实,虚拟图像加入了噪声。
其次,获取边缘的三维数据。对图像进行处理,滤除图像噪声,提取出图像
边缘;对图像边缘进行双目匹配;采用拟合法对边缘点进行亚像素定位,通过三
角视差原理重建出边缘的三维数据。
再次,根据本文的被测对象的特点选择最近点迭代(ICP)算法进行位姿关系
解算。考虑到算法出现奇异值和局部极值的情况,本文分别给出了基于阈值的奇
异值排除方法和初始配准方法;并用 k-D 树搜索的方法来提升算法的运行速度。
最后,通过仿真实验对文中提到的方法进行评估。为了接近真实的测量情
况,在不同的视角下对图像进行处理获得相应的边缘三维数据。仿真结果表明本
文的测量方法能够满足实际应用的要求。
关键词: 双目视觉;位姿测量;模型匹配;最近点迭代
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哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
Abstract
A space robot has to gain the precise pose information of the target while it performs
in-orbit services. Currently, most pose measurement works by searching the pre-installed
signs or salient features on the target. However, when the pre-installed signs fail or the
dista