專利名稱：一種基于像素點(diǎn)可區(qū)分度的自然路標(biāo)及著陸區(qū)域確定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于深空探測鄰域，涉及到圖像處理的相關(guān)技術(shù)。
背景技術(shù)：
自然路標(biāo)檢測和著陸區(qū)域確定是深空探測領(lǐng)域中的重要問題。在深空探測過程中，由于著陸器距離地球非常遙遠(yuǎn)，信號傳遞具有較大的延時(shí) ，因此需要著陸器能夠自主的確定自身的姿態(tài)和位置以及自主的找到可著陸區(qū)域。自然路標(biāo)是指環(huán)境中已有的，并非人工設(shè)置的，能夠用以標(biāo)識不同環(huán)境的參考對象或模式。自然路標(biāo)檢測對于著陸器確定自身的姿態(tài)和位置，進(jìn)行自主導(dǎo)航有著重要的作用?，F(xiàn)有的自然路標(biāo)檢測方法多是針對行星表面的各種地形(如隕石坑，巖石等，如圖I所示)的圖像表觀特征進(jìn)行自然路標(biāo)檢測。但是這類方法受到光照以及具體地形的影響，無法取得很好的結(jié)果。而自動的著陸區(qū)域確定對于探測器來說也是非常重要。在著陸器著陸階段，由于距離地球非常遙遠(yuǎn)，依靠地面通訊不能滿足實(shí)時(shí)安全著陸的需求，因此需要探測器具有較強(qiáng)的自主確定著陸區(qū)域的能力?，F(xiàn)有的自主著陸區(qū)域確定方法主要是通過檢測行星表面的隕石坑，巖石等障礙物，通過避開障礙物來確定著陸區(qū)域。也有根據(jù)行星表面的紋理特征進(jìn)行著陸區(qū)域的確定方法。通過檢測障礙物進(jìn)行著陸區(qū)域確定的方法的問題是障礙物的檢測很難做到精確和魯棒，同時(shí)受光照條件影響較大?，F(xiàn)有的紋理分析方法是通過統(tǒng)計(jì)區(qū)域內(nèi)的對比度等特征來進(jìn)行，也易受光照等條件的影響。我們通過觀察發(fā)現(xiàn)，行星表面的障礙物，不管是隕石坑(

圖1(a))，巖石(圖1(b))，或者裂紋(圖I (C))，都具有以下特點(diǎn)在這些障礙物邊界上的點(diǎn)(如圖I中的1，2，3，4)，與其鄰域內(nèi)的其他點(diǎn)的可區(qū)分程度很高，既很容易將這些點(diǎn)與周圍其他的點(diǎn)區(qū)分開來。而平坦區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)(如圖I中的5，6，7)，與其周圍的點(diǎn)比較相似，基本無法與周圍點(diǎn)區(qū)分開來。我們基于這一觀察，將自然路標(biāo)檢測與著陸區(qū)域確定統(tǒng)一在像素點(diǎn)的可區(qū)分度框架下進(jìn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述自然路標(biāo)檢測與著陸區(qū)域確定方法存在的不足而提出一種基于像素點(diǎn)可區(qū)分度的自然路標(biāo)檢測及著陸區(qū)域確定方法。本發(fā)明的主要內(nèi)容為采用攝像機(jī)在著陸器下降過程中獲取著陸器下方的圖像信息，在每一幀獲取到的圖像中，計(jì)算每個(gè)像素點(diǎn)的可區(qū)分度，既該像素點(diǎn)與其鄰域內(nèi)的像素點(diǎn)的可區(qū)分程度。設(shè)定閾值，可區(qū)分度高于給定閾值的像素點(diǎn)作為自然路標(biāo)候選點(diǎn)，將一定半徑內(nèi)的自然路標(biāo)候選點(diǎn)的集合作為自然路標(biāo)；可區(qū)分度低于給定閾值的像素點(diǎn)作為可安全著陸區(qū)域的候選點(diǎn)，通過對自然路標(biāo)候選點(diǎn)及圖像邊界上的像素點(diǎn)進(jìn)行形態(tài)學(xué)膨脹操作，以最后被膨脹操作覆蓋的著陸區(qū)域候選點(diǎn)作為圓心，以該圓心到距離其最近的自然路標(biāo)候選點(diǎn)的距離為半徑，得到最大可著陸圓。
本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。一種基于像素點(diǎn)可區(qū)分度的自然路標(biāo)檢測及著陸區(qū)域確定方法，具體實(shí)現(xiàn)步驟如下步驟一圖像獲取攝像機(jī)安裝在著陸器的下方，在著陸器下降過程中可以連續(xù)的獲得地面的圖像。步驟二 計(jì)算像素點(diǎn)的可區(qū)分度設(shè)s(p，p')為像素P與像素p'的相似程度，設(shè)P (s (p，p'))表示像素P與像素V相似的概率，定義像素的可區(qū)分度為該像素與其鄰域內(nèi)像素相似概率分布的熵，既
權(quán)利要求
1.一種基于像素點(diǎn)可區(qū)分度的自然路標(biāo)及著陸區(qū)域確定方法，其特征在于一種基于像素點(diǎn)可區(qū)分度的自然路標(biāo)檢測及著陸區(qū)域確定方法，具體實(shí)現(xiàn)步驟如下步驟一圖像獲取攝像機(jī)安裝在著陸器的下方，在著陸器下降過程中可以連續(xù)的獲得地面的圖像；步驟二 計(jì)算步驟一獲取的圖像中的像素點(diǎn)的可區(qū)分度設(shè)S (P，P')為像素P與像素P'的相似程度，設(shè)P (s (P，P'))表示像素P與像素P'相似的概率，定義像素的可區(qū)分度為該像素與其鄰域內(nèi)像素相似概率分布的熵，既
2.如權(quán)利要求I所述的一種基于像素點(diǎn)可區(qū)分度的自然路標(biāo)及著陸區(qū)域確定方法，其特征在于所述的步驟二中的最大可著陸圓的圓心及半徑確定步驟為1)依次對障礙物區(qū)域中的像素即高可區(qū)分度和中等區(qū)分度的像素點(diǎn)進(jìn)行形態(tài)學(xué)膨脹，每次膨脹一個(gè)像素；既將障礙物區(qū)域周圍一個(gè)像素的區(qū)域也設(shè)置為障礙物區(qū)域；2)判斷可區(qū)分度低的像素的個(gè)數(shù)，如果數(shù)目大于1，則轉(zhuǎn)第一步；如果數(shù)目等于1，則轉(zhuǎn)第三步，如果數(shù)目為0，則轉(zhuǎn)第四步；3)如果可區(qū)分度低的像素點(diǎn)的數(shù)目等于1，則該像素點(diǎn)是最大可著陸圓的圓心，最大可著陸圓的半徑可通過計(jì)算與該點(diǎn)距離最近的膨脹之前的高可區(qū)分度或中等區(qū)分度的像素點(diǎn)的距離得到；4)如果可區(qū)分度低的像素點(diǎn)的數(shù)目等于0，則選取此次膨脹之前，未被覆蓋的可區(qū)分度低的像素點(diǎn)作為可著陸區(qū)域的圓心，如有多個(gè)這樣的像素點(diǎn)，則取最接近圖像中心的一個(gè)作為可著陸區(qū)域的圓心，半徑可通過計(jì)算與該點(diǎn)距離最近的膨脹之前的高可區(qū)分度或中等區(qū)分度的像素點(diǎn)的距離得到。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于像素點(diǎn)可區(qū)分度的自然路標(biāo)及著陸區(qū)域確定方法，屬于深空探測鄰域。該方法基于圖像中平坦區(qū)域中的像素點(diǎn)與其鄰域中的像素點(diǎn)的可區(qū)分度較低，而隕石坑，巖石等區(qū)域中的像素點(diǎn)與其鄰域中的像素點(diǎn)的可區(qū)分度較高的特點(diǎn)，通過計(jì)算圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的可區(qū)分度，將可區(qū)分度低于給定閾值的像素點(diǎn)作為著陸區(qū)域的候選點(diǎn)，將可區(qū)分度高于給定閾值的像素點(diǎn)作為自然路標(biāo)候選點(diǎn)，將給定半徑內(nèi)的自然路標(biāo)候選點(diǎn)的集合作為自然路標(biāo)；通過對自然路標(biāo)候選點(diǎn)以及圖像邊界上的像素進(jìn)行形態(tài)學(xué)膨脹，以最后被膨脹操作覆蓋的著陸區(qū)域候選點(diǎn)作為圓心，以該圓心到距離其最近的自然路標(biāo)候選點(diǎn)的距離為半徑，得到最大可著陸圓。本發(fā)明可以快速可靠的確定可著陸區(qū)域。
文檔編號G06K9/00GK102930244SQ20121035261
公開日2013年2月13日 申請日期2012年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月20日
發(fā)明者裴明濤, 王亞菲 申請人:北京理工大學(xué)