基于序列图像的三维重建方法在空间目标探测识别中的应用研究

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1、第２２卷第６期载人航天Ｖｏｌ．２２Ｎｏ．６２０１６年１２月ＭａｎｎｅｄＳｐａｃｅｆｌｉｇｈｔＤｅｃ．２０１６基于序列图像的三维重建方法在空间目标探测识别中的应用研究１２１１１陈凤，张泽旭，王盈，刘玉，黄建明（１．上海宇航系统工程研究所，上海２０１１０８；２．哈尔滨工业大学，哈尔滨１５００８０）摘要：为通过目标探测识别获得空间目标三维结构等更多在轨信息，以更好地完成在轨服务和操控等任务，根据三维重建各种方式及资源需求，对基于序列图像的三维重建方法进行了研究。通过平台对目标进行绕飞／悬停，由高分辨率相机载荷采集目标不同方位的序列

2、图像，然后对序列图像进行三维重建处理，获得目标三维结构、形貌等信息。仿真和地面试验结果表明：在绕飞／悬停路径设计合理的情况下，基于序列图像的三维重建技术可行，能够实现目标结构模型的重建，并可以提供帆板、天线等部位结构信息，可为后续工程应用提供技术参考。关键词：空间目标；序列图像；三维重建；数据处理中图分类号：Ｖ１９文献标识码：Ａ文章编号：１６７４⁃５８２５（２０１６）０６⁃０７３２⁃０５ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｔｕｄｙｏｆ３ＤＲｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＵｓｉｎｇＩｍａｇｅＳｅｑｕｅｎｃｅｓｉｎＳｐａｃｅＴａｒｇｅｔＤｅｔｅ

3、ｃｔｉｏｎａｎｄＲｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ１２１１１ＣＨＥＮＦｅｎｇ，ＺＨＡＮＧＺｅｘｕ，ＷＡＮＧＹｉｎｇ，ＬＩＵＹｕ，ＨＵＡＮＧＪｉａｎｍｉｎｇ（１．ＳｈａｎｇｈａｉＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｅｒｏｓｐａｃｅＳｙｓｔｅｍＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１１０８，Ｃｈｉｎａ；２．ＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５００８０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐｕｒｐｏｓｅｏｆｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｓｔｏｏｂｔａｉｎｍｏｒｅｏｎｏｒｂｉｔｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｕｃｈａｓｔｈｅ３Ｄｓｔｒｕ

4、ｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｓｐａｃｅｔａｒｇｅｔｂｙｄｅｔｅｃｔｉｎｇａｎｄｉｄｅｎｔｉｆｙｉｎｇｔｈｅｔａｒｇｅｔｓｏａｓｔｏｂｅｔｔｅｒｃｏｍｐｌｅｔｅｔｈｅｏｎ⁃ｏｒｂｉｔｓｅｒｖｉ⁃ｃｉｎｇａｎｄｏｎ⁃ｏｒｂｉｔｃｏｎｔｒｏｌｔａｓｋｓ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｒｅｓｏｕｒｃｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｖａｒｉｏｕｓ３Ｄｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓ，ｔｈｅ３Ｄｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｅｑｕｅｎｔｉａｌｉｍａｇｅｓｗａｓｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｓｅｑｕｅｎｔｉａｌｉｍａ

5、ｇｅｓｆｒｏｍｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｔａｒｇｅｔｗａｓｃｏｌｌｅｃｔｅｄｂｙｔｈｅｈｉｇｈ⁃ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｃａｍｅｒａｓｏｆｔｈｅｐｌａｔ⁃ｆｏｒｍｆｌｙｉｎｇａｒｏｕｎｄｏｒｈｏｖｅｒｉｎｇｏｖｅｒｔｈｅｔａｒｇｅｔ．Ｔｈｅｎｔｈｅｓｅｑｕｅｎｔｉａｌｉｍａｇｅｓｗｅｒｅｐｒｏｃｅｓｓｅｄｂｙｍｅａｎｓｏｆ３Ｄｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｎｄｔｈｅ３Ｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｇｅｏｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆｔｈｅｔａｒｇｅｔｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｔｈｅｓｉｍｕ⁃ｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓ

6、ａｎｄｇｒｏｕｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅ３Ｄｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｗａｓｐｒａｃｔｉｃａｌｗｉｔｈｒｅａｓｏｎａｂｌｅｐａｔｈｓｆｏｒｆｌｙｉｎｇａｎｄｈｏｖｅｒｉｎｇ．Ｉｔｃｏｕｌｄａｌｓｏｂｅｕｓｅｄｔｏｒｅｂｕｉｌｄｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｍｏｄｅｌａｎｄｐｒｏｖｉｄｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｏｌａｒｐａｎｅｌ，ａｎｔｅｎｎａａｎｄｏｔｈｅｒｐａｒｔｓ，ｗｈｉｃｈｉｓｏｆｇｒｅａｔｉｍｐｏｒｔａｎｃｅｆｏｒｆｕｒ⁃ｔｈｅｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．Ｋｅｙｗｏ

7、ｒｄｓ：ｓｐａｃｅｔａｒｇｅｔ；ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌｉｍａｇｅｓ；３Ｄｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ；ｄａｔａｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ通过三维重建技术获取目标的三维结构形貌信１引言息，可以为无构型信息的空间目标导航提供先验航天技术的发展对空间在轨服务和操作技术信息，可以掌握目标本体、帆板以及感兴趣部位的提出了更高要求，为提升操作精度，需要提高目标结构尺寸信息，还可以用于目标运动状态的估计。的探测感知能力，在执行任务之前获取目标的光因此，空间目标三维重建技术能够为未来空间在［１］学特性、材料、无线电特性和三维结构等信息。轨服务提供自

8、主导航信息与服务对象结构信息收稿日期：２０１５⁃０５⁃０３；修回日期：２０１５⁃１０⁃１９基金项目：国家自然科学基金（５１３０３０５５）作者简介：陈凤（１９７４－），女，博士，高级工程师，研究方向为飞行器载荷总体、视觉导航。Ｅ⁃ｍａｉｌ：５８４４６８２６＠ｑｑ．ｃｏｍ第６期陈凤，等．基于序