在轨掠飞成像对空间目标三维重建与测量方法与流程

文档序号:11135380阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于多视图重建的空间目标三维重建与测量方法,利用不同视角图像对目标物体进行三维重建,其特征在于,具体步骤如下:

(1)空间掠飞拍摄,获取掠飞图像

采用一种基于释放拍摄单元掠飞空间目标的掠飞拍摄系统来获取掠飞图像,该掠飞拍摄系统包括拍摄单元、在轨侦查平台、空间数据传输中继站以及地面数据处理站,

当出现空间目标侦查及测量需求时,侦查平台通过轨道机动接近空间目标,并释放拍摄单元掠飞经过目标,完成对目标的多角度掠飞拍摄,获取掠飞图像,

(2)、掠飞图像重建

利用拍摄单元采集获得的空间目标不同视角的掠飞图像,重建得到目标三维模型,包括如下步骤

(2.1)图像特征点提取与匹配

通过拍摄单元对空间目标多角度拍摄采图,获得包含目标并互有重叠的一组图像,通过空间目标上SIFT特征点的检测提取及图像间匹配,获得任两帧图像的特征点匹配对,建立图像间的匹配关系;

(2.2)序列图像相机定向

选取重合度高且适合两视图交会的两帧图像,以其中一幅图像对应相机坐标系为参考坐标系,由匹配关系计算另一幅图像对应相机位姿信息,并进行标志点匹配对交会计算,获得特征点初始空间点云,搜索与点云中同名点最多的第三幅图像,由同名点空间位置及在第三幅图上的对应图像坐标进行后方交会获得第三幅图像对应相机在参考坐标系中的位姿初值,再利用光束法平差对相机位姿进行迭代优化,在坐标系中新增第三个相机位置后,与前两帧进行空间交会,对空间点云进行扩充更新,

同样方法依次将其余帧图像对应相机位置依次加入到参考坐标系中,

通过以上流程,获得掠飞序列图像对应相机间的位置及光轴指向关系,即完成相机定向;

(2.3)构建三维模型

获得所得相机定向信息后,即由Patchmatch方法进行图像间密集匹配,进而通过空间交会计算获得目标密集点云,利用点云进行网格构建以及目标纹理粘贴,得到空间目标三维模型;

(3)、尺度恢复

通过计算尺度缩放因子,将重建所得三维模型恢复到实际尺寸

(3.1)对合作目标而言,通过在图像中识别两个实际距离已知的合作标志点,计算其在重建三维点云中的对应点间距离,结合标志点间实际固定距离,求得尺度缩放因子,从而将目标三维模型精确缩放到绝对尺度下,此时该重建模型具有测量意义;

(3.2)对非合作目标而言,设计利用定位目标上的特定物体和结构,如太阳能帆板,以及这些物体和结构的常见尺寸,计算出目标尺度信息,从而获得一个与实际目标大小接近的重建结果。

2.根据权利要去1所述的一种基于多视图重建的空间目标三维重建与测量方法,其特征在于,所述拍摄单元搭载在侦查平台上,当接近空间目标时,将拍摄单元弹射释放,拍摄单元在掠飞过目标的过程中连续采图,得到待测空间目标不同角度图像,采图完成后,通过回收绳将拍摄单元收回侦查平台以供再次使用。

3.根据权利要去1所述的一种基于多视图重建的空间目标三维重建与测量方法,其特征在于,所述掠飞图像由拍摄单元的数据传输模块传送,经空间数据传输中继站,发往地面数据处理终端。

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