面向非合作目標的空間機器人雙目視覺伺服研究.pdf

1、隨著人類對未知外太空探索的腳步越走越遠，作為在軌服務(wù)的有效工具，空間機器人的受重視程度也越來越高，它不但能有效地減小宇航員在軌服務(wù)的風險，還在衛(wèi)星回收、故障診斷等方面發(fā)揮著巨大的作用。本文以自由漂浮空間機器人視覺伺服為目標，研究了相機成像、非合作目標的識別、立體重建等方面的內(nèi)容，實現(xiàn)了非合作目標的位姿提取。通過建立自由漂浮空間機器人的運動學與動力學模型，進而完成了基于位置的視覺伺服系統(tǒng)的搭建，對于空間機器人在軌服務(wù)具有重要的指導意義。下

2、面對其進行詳細分析：
　　首先，本文研究了相機成像原理，推導出相機的內(nèi)外參數(shù)矩陣，并利用棋盤圖完成了對雙目魚眼相機的標定。搭建了基于OpenGL的模擬雙目建模平臺，可用于驗證相機標定、立體重建等視覺算法，在3D成像與立體重建領(lǐng)域具有重要意義。
　　其次，為了能夠適應(yīng)不同的非合作目標，本文提出了基于BOW模型的物體識別算法。算法首先提取圖像的SIFT尺度不變特征，并利用K-Means算法對其進行聚類，得到組成圖像的一個個“DN

3、A”分子。通過分析不同圖像的“DNA”構(gòu)成實現(xiàn)對非合作目標的判別，進而通過直方圖反向投影算法提取衛(wèi)星基座的角點特征。
　　然后，引入理想雙目測距模型，開展基于對極幾何的立體校正實驗，使得雙目圖像序列同時滿足無畸變及行對齊的要求。采用基于窗口的稀疏點灰度匹配算法提取視差圖，進而完成立體重建，求得非合作目標的相對位姿。
　　最后，本文對自由漂浮空間機器人進行建模分析。研究了基于Whitney矢量積法的正向運動學；利用阻尼最小方差