本技術(shù)涉及三維位姿測(cè)量領(lǐng)域，特別是涉及一種太空容器位姿測(cè)量裝置、方法、設(shè)備、介質(zhì)及產(chǎn)品。

背景技術(shù)：

1、空間在軌場(chǎng)景中，在對(duì)太空容器進(jìn)行捕獲時(shí)，需要事先獲取到太空容器的位姿信息，對(duì)太空容器位姿的精確感知往往直接決定了是否能夠準(zhǔn)確捕捉到太空容器。而在目前的空間在軌場(chǎng)景中，針對(duì)合作目標(biāo)的三維測(cè)量系統(tǒng)主要為單目三維位姿測(cè)量系統(tǒng)與雙目/多目三維測(cè)量系統(tǒng)，為了提高系統(tǒng)的測(cè)量精度，這兩種測(cè)量系統(tǒng)通常需要在被測(cè)目標(biāo)上布置一定數(shù)量的靶標(biāo)，靶標(biāo)的數(shù)量與布局方式嚴(yán)重影響系統(tǒng)的測(cè)量精度，而由于太空容器表面空間有限，難以布置密集的靶標(biāo)，導(dǎo)致使用單目或多目三維測(cè)量系統(tǒng)無(wú)法對(duì)太空容器的位姿進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，從而導(dǎo)致無(wú)法對(duì)太空容器進(jìn)行精準(zhǔn)捕捉。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)的目的是提供一種太空容器位姿測(cè)量裝置、方法、設(shè)備、介質(zhì)及產(chǎn)品，可對(duì)太空容器的位姿進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，以實(shí)現(xiàn)對(duì)太空容器進(jìn)行精準(zhǔn)捕捉。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)提供了如下方案：

3、第一方面，本技術(shù)提供了一種太空容器位姿測(cè)量裝置，包括：

4、圖像拍攝裝置、結(jié)構(gòu)光發(fā)生裝置和數(shù)據(jù)處理終端，結(jié)構(gòu)光發(fā)生裝置用于向待測(cè)太空容器發(fā)射多線結(jié)構(gòu)光和單線結(jié)構(gòu)光，所述多線結(jié)構(gòu)光與所述單線結(jié)構(gòu)光相互垂直；所述圖像拍攝裝置用于拍攝受多線結(jié)構(gòu)光和單線結(jié)構(gòu)光照射的待測(cè)太空容器圖像得到待處理圖像，所述數(shù)據(jù)處理終端用于獲取待處理圖像中各交點(diǎn)在像素坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值；待處理圖像中各交點(diǎn)為根據(jù)待處理圖像中多線結(jié)構(gòu)光條集合中各光條與單線結(jié)構(gòu)光條相交的點(diǎn)得到的；單線結(jié)構(gòu)光條包括單線結(jié)構(gòu)光照射在待測(cè)太空容器上形成的光條；多線結(jié)構(gòu)光條集合包括多線結(jié)構(gòu)光照射在待測(cè)太空容器上形成的各光條；根據(jù)各交點(diǎn)在像素坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值、圖像拍攝裝置內(nèi)參以及單線結(jié)構(gòu)光光平面在圖像拍攝裝置坐標(biāo)系下的平面方程，得到各交點(diǎn)在圖像拍攝裝置坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值；基于各交點(diǎn)在圖像拍攝裝置坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值以及多線結(jié)構(gòu)光中各線結(jié)構(gòu)光光平面在圖像拍攝裝置坐標(biāo)系下的平面方程，得到多線結(jié)構(gòu)光條集合中各光條對(duì)應(yīng)的平面方程；根據(jù)多線結(jié)構(gòu)光條集合中各光條上各點(diǎn)在像素坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值、圖像拍攝裝置內(nèi)參以及多線結(jié)構(gòu)光條集合中各光條對(duì)應(yīng)的平面方程，得到多線結(jié)構(gòu)光條集合中各光條上各點(diǎn)在圖像拍攝裝置坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值；根據(jù)多線結(jié)構(gòu)光條集合中各光條上各點(diǎn)在圖像拍攝裝置坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值得到待測(cè)太空容器的位姿。

5、可選的，所述結(jié)構(gòu)光發(fā)生裝置包括：多線激光器和單線激光器；所述多線激光器用于向待測(cè)太空容器發(fā)射多線結(jié)構(gòu)光，所述單線激光器用于向待測(cè)太空容器發(fā)射單線結(jié)構(gòu)光。

6、第二方面，本技術(shù)提供了一種太空容器位姿測(cè)量方法，應(yīng)用于上述所述的太空容器位姿測(cè)量裝置，所述太空容器位姿測(cè)量方法包括：

7、獲取待處理圖像中各交點(diǎn)在像素坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值；待處理圖像中各交點(diǎn)為根據(jù)待處理圖像中多線結(jié)構(gòu)光條集合中各光條與單線結(jié)構(gòu)光條相交的點(diǎn)得到的；單線結(jié)構(gòu)光條包括單線結(jié)構(gòu)光照射在待測(cè)太空容器上形成的光條；多線結(jié)構(gòu)光條集合包括多線結(jié)構(gòu)光照射在待測(cè)太空容器上形成的各光條；

8、根據(jù)各交點(diǎn)在像素坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值、圖像拍攝裝置內(nèi)參以及單線結(jié)構(gòu)光光平面在圖像拍攝裝置坐標(biāo)系下的平面方程，得到各交點(diǎn)在圖像拍攝裝置坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值；

9、基于各交點(diǎn)在圖像拍攝裝置坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值以及多線結(jié)構(gòu)光中各線結(jié)構(gòu)光光平面在圖像拍攝裝置坐標(biāo)系下的平面方程，得到多線結(jié)構(gòu)光條集合中各光條對(duì)應(yīng)的平面方程；

10、根據(jù)多線結(jié)構(gòu)光條集合中各光條上各點(diǎn)在像素坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值、圖像拍攝裝置內(nèi)參以及多線結(jié)構(gòu)光條集合中各光條對(duì)應(yīng)的平面方程，得到多線結(jié)構(gòu)光條集合中各光條上各點(diǎn)在圖像拍攝裝置坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值；

11、根據(jù)多線結(jié)構(gòu)光條集合中各光條上各點(diǎn)在圖像拍攝裝置坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值得到待測(cè)太空容器的位姿。

12、可選的，在獲取待處理圖像中各交點(diǎn)在像素坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值之前還包括：

13、對(duì)圖像拍攝裝置、單線結(jié)構(gòu)光光平面和多線結(jié)構(gòu)光中各線結(jié)構(gòu)光光平面進(jìn)行標(biāo)定得到圖像拍攝裝置內(nèi)參、單線結(jié)構(gòu)光光平面在圖像拍攝裝置坐標(biāo)系下的平面方程和多線結(jié)構(gòu)光中各線結(jié)構(gòu)光光平面在圖像拍攝裝置坐標(biāo)系下的平面方程。

14、可選的，待處理圖像中各交點(diǎn)的確定過(guò)程，具體包括：

15、對(duì)待處理圖像進(jìn)行二值化得到二值圖；

16、對(duì)所述二值圖進(jìn)行輪廓提取操作得到面積最大的輪廓，并將除面積最大的輪廓以外的輪廓從二值圖中刪除得到第一輪廓圖；

17、對(duì)所述第一輪廓圖進(jìn)行膨脹操作得到膨脹圖；

18、對(duì)膨脹圖進(jìn)行霍夫直線檢測(cè)，得到單線結(jié)構(gòu)光條，并獲取所述單線結(jié)構(gòu)光條中所有點(diǎn)在像素坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值；

19、按照預(yù)設(shè)灰度值對(duì)所述第一輪廓圖中所述單線結(jié)構(gòu)光條的灰度值進(jìn)行修改得到第二輪廓圖；

20、對(duì)所述第二輪廓圖依次進(jìn)行膨脹和腐蝕操作得到第三輪廓圖；

21、對(duì)所述第三輪廓圖進(jìn)行霍夫直線檢測(cè)得到多線結(jié)構(gòu)光條集合中各光條，并獲取多線結(jié)構(gòu)光條集合中各光條上各點(diǎn)在像素坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值，得到多線結(jié)構(gòu)光條集合中各光條對(duì)應(yīng)的點(diǎn)坐標(biāo)值集合；

22、對(duì)于多線結(jié)構(gòu)光條集合中任意一個(gè)光條，確定所述光條對(duì)應(yīng)的點(diǎn)坐標(biāo)值集合與所述單線坐標(biāo)值集合的交集中所有坐標(biāo)值對(duì)應(yīng)的點(diǎn)組成所述光條對(duì)應(yīng)的交點(diǎn)集；

23、確定所述光條對(duì)應(yīng)的交點(diǎn)集中的中心點(diǎn)為所述光條對(duì)應(yīng)的交點(diǎn)；

24、確定多線結(jié)構(gòu)光條集合中所有光條對(duì)應(yīng)的交點(diǎn)為待處理圖像中各交點(diǎn)。

25、可選的，所述基于各交點(diǎn)在圖像拍攝裝置坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值以及多線結(jié)構(gòu)光中各線結(jié)構(gòu)光光平面在圖像拍攝裝置坐標(biāo)系下的平面方程，得到多線結(jié)構(gòu)光條集合中各光條對(duì)應(yīng)的平面方程，具體包括：

26、對(duì)于任意一個(gè)交點(diǎn)，計(jì)算所述交點(diǎn)與多線結(jié)構(gòu)光中各線結(jié)構(gòu)光光平面的距離，確定距離最小的線結(jié)構(gòu)光光平面在圖像拍攝裝置坐標(biāo)系下的平面方程為多線結(jié)構(gòu)光條集合中所述交點(diǎn)所在光條對(duì)應(yīng)的平面方程。

27、可選的，根據(jù)多線結(jié)構(gòu)光條集合中各光條上各點(diǎn)在圖像拍攝裝置坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值得到待測(cè)太空容器的位姿，具體包括：

28、根據(jù)多線結(jié)構(gòu)光條集合中各光條上各點(diǎn)在圖像拍攝裝置坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值擬合待測(cè)太空容器表面方程；

29、根據(jù)待測(cè)太空容器表面方程擬合待測(cè)太空容器軸線方程；

30、根據(jù)所述待測(cè)太空容器軸線方程得到待測(cè)太空容器的位姿。

31、第三方面，本技術(shù)提供了一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括：存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序以實(shí)現(xiàn)上述中任一項(xiàng)所述的太空容器位姿測(cè)量方法。

32、第四方面，本技術(shù)提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述中任一項(xiàng)所述的太空容器位姿測(cè)量方法。

33、第五方面，本技術(shù)提供了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述中任一項(xiàng)所述的太空容器位姿測(cè)量方法。

34、根據(jù)本技術(shù)提供的具體實(shí)施例，本技術(shù)公開(kāi)了以下技術(shù)效果：

35、本技術(shù)提供了一種太空容器位姿測(cè)量裝置、方法、設(shè)備、介質(zhì)及產(chǎn)品，通過(guò)設(shè)置結(jié)構(gòu)光發(fā)生裝置向待測(cè)太空容器發(fā)射多線結(jié)構(gòu)光和單線結(jié)構(gòu)光，圖像拍攝裝置拍攝受多線結(jié)構(gòu)光和單線結(jié)構(gòu)光照射的待測(cè)太空容器圖像，數(shù)據(jù)處理終端對(duì)拍攝的圖像進(jìn)行處理得到待測(cè)太空容器的位姿，無(wú)需在太空容器上設(shè)置標(biāo)靶，就可對(duì)太空容器的位姿進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，以實(shí)現(xiàn)對(duì)太空容器進(jìn)行精準(zhǔn)捕捉。