基于SoftPOSIT算法的单目视觉非合作目标相对位姿估计

针对模型尺寸已知的非合作目标,在目标三维特征点和图像二维特征点坐标已知但匹配关系未知的条件下,对基于SoftPOSIT算法的非合作目标航天器间相对位姿估计方法进行了研究。SoftPOSIT算法将解决匹配的Softassign和解决位姿的POSIT两种迭代方法融入一个迭代循环,建立全局目标函数,最小化目标函数就可在获得服务航天器与目标航天器相对位姿的同时确定三维点与二维点间的匹配关系。仿真结果表明由SoftPOSIT算法所得位态精度很高,算法正确有效。在不同条件下用该算法对某卫星位姿进行估计,发现算法的相对位置估计精度随目标与服务航天器相对距离增大而提高,而相对姿态角对估计精度的影响较小。

SoftPOSIT方法在PNP问题中的应用

本文针对PNP问题(N>6且不共面)提出了一种基于SoftPOSIT方法的技术方案,内容包括:1)以一长方体为目标物体,建立目标物体坐标系,确定目标物体坐标系下角点的空间坐标;2)建立包含透镜畸变分析的摄像机针孔成像模型,采集目标物体图像;3)获取物体角点的图像坐标,在目标物体角点的物点和像点对应关系未知的情况下,利用SoftPOSIT方法迭代出摄像机在目标物体坐标系下的全局最优位姿参数;4)根据得到的摄像机在目标物体坐标系下的位姿参数,计算目标物体角点在摄像机坐标系下的坐标。本文的研究结果表明,该方法为解决PNP问题(N>6)提供了一个理论上可行且有效的方法。

基于单目视觉的姿态自动测量方法

提出一种将EPnP算法和SoftPOSIT算法融合的单目视觉姿态自动测量方法.首先,利用EPnP算法计算得到立体靶标的位姿参数,并将该位姿参数作为SoftPOSIT算法的迭代初始值带入.其次,将SoftPOSIT算法计算位姿的的迭代过程与立体靶标结合,实现姿态的自动测量,并仿真验证了拓扑确定位姿的有效性.最后,为了验证姿态测量结果的精度,以高精度二维转台为基准,将立体靶标安装在二维转台中,通过控制转台转动角度得到靶标姿态的测量数据.实验结果表明,当转台转动角度在[-20°,20°]时,靶标姿态角α的测量结果标准差为0.20°,姿态角β的测量结果标准差为0.27°.