面向非合作目標(biāo)的空間機(jī)器人雙目視覺(jué)伺服研究.pdf

1、隨著人類(lèi)對(duì)未知外太空探索的腳步越走越遠(yuǎn)，作為在軌服務(wù)的有效工具，空間機(jī)器人的受重視程度也越來(lái)越高，它不但能有效地減小宇航員在軌服務(wù)的風(fēng)險(xiǎn)，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(jī)器人視覺(jué)伺服為目標(biāo)，研究了相機(jī)成像、非合作目標(biāo)的識(shí)別、立體重建等方面的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)了非合作目標(biāo)的位姿提取。通過(guò)建立自由漂浮空間機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)模型，進(jìn)而完成了基于位置的視覺(jué)伺服系統(tǒng)的搭建，對(duì)于空間機(jī)器人在軌服務(wù)具有重要的指導(dǎo)意義。下

2、面對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)分析：
　　首先，本文研究了相機(jī)成像原理，推導(dǎo)出相機(jī)的內(nèi)外參數(shù)矩陣，并利用棋盤(pán)圖完成了對(duì)雙目魚(yú)眼相機(jī)的標(biāo)定。搭建了基于OpenGL的模擬雙目建模平臺(tái)，可用于驗(yàn)證相機(jī)標(biāo)定、立體重建等視覺(jué)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(biāo)，本文提出了基于BOW模型的物體識(shí)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(duì)其進(jìn)行聚類(lèi)，得到組成圖像的一個(gè)個(gè)“DN

3、A”分子。通過(guò)分析不同圖像的“DNA”構(gòu)成實(shí)現(xiàn)對(duì)非合作目標(biāo)的判別，進(jìn)而通過(guò)直方圖反向投影算法提取衛(wèi)星基座的角點(diǎn)特征。
　　然后，引入理想雙目測(cè)距模型，開(kāi)展基于對(duì)極幾何的立體校正實(shí)驗(yàn)，使得雙目圖像序列同時(shí)滿(mǎn)足無(wú)畸變及行對(duì)齊的要求。采用基于窗口的稀疏點(diǎn)灰度匹配算法提取視差圖，進(jìn)而完成立體重建，求得非合作目標(biāo)的相對(duì)位姿。
　　最后，本文對(duì)自由漂浮空間機(jī)器人進(jìn)行建模分析。研究了基于Whitney矢量積法的正向運(yùn)動(dòng)學(xué)；利用阻尼最小方差