一种用于着陆视觉导航的陨石坑识别方法和系统

技术特征：
1.一种用于着陆视觉导航的陨石坑识别方法，其特征在于，所述方法包括：步骤s100，建立陨石坑对数据库：选取合适数量的陨石坑建立数据库，依据选取原则，去除小陨石坑和重叠的陨石坑得到陨石坑对表；步骤s200，对陨石坑对数据库进行筛选匹配；步骤s300，对筛选匹配后的陨石坑对进行重投影验证并估计当前位姿。2.根据权利要求1所述的一种用于着陆视觉导航的陨石坑识别方法，其特征在于，所述步骤s200包括：步骤s210，对图像进行预处理；步骤s220，基于动态阈值筛选陨石坑对；步骤s230，基于金字塔基层三元组搜索算法对筛选出的陨石坑对进行三元组构建；步骤s240，基于金字塔的lis识别算法，对三元组构建后的陨石坑对进行迭代金字塔匹配。3.根据权利要求2所述的一种用于着陆视觉导航的陨石坑识别方法，其特征在于，所述步骤s230包括：步骤s231，为陨石坑表中的每一个陨石坑均设置一个状态标识，在进行匹配识别前对其进行初始化，将每个陨石坑的状态均设为0；步骤s232，扫描集合，把该集合中所有坑对所包含的陨石坑状态都设置为1，并记下与之组成坑对的另一个坑的序号j；步骤s233，扫描集合，如果对应陨石坑状态不为0，则将该陨石坑状态置为2，并记下与之组成坑对的另一个坑的序号；步骤s234，扫描状态表，如果陨石坑状态为2，则判断记下的是否属于集合，如果是则存储进集合中。4.根据权利要求2所述的一种用于着陆视觉导航的陨石坑识别方法，其特征在于，所述步骤s240包括：步骤s241，读取当前序列图像，根据优先选择机制，生成按照冗余数量由小到大排序的待匹配三元组集合；步骤s242，遍历待匹配集合，若当前三元组冗余数量大于上限，则三元组匹配算法将耗时过长，所以直接设定该序列图像匹配失败；针对当前待匹配陨石坑，二分法搜索数据库构成陨石坑对集合；步骤s243，输入三元组匹配算法得到集合；步骤s244，遍历剩余的陨石坑，二分法得到集合，输入金字塔算法得到集合，若筛减三角形数量到1，金字塔算法返回此三元组识别结果和最后一个陨石坑的交集，算法结束；步骤s245，若集合元素数量为0，回到步骤s242；步骤s246，若陨石坑是当前图像中的最后一个陨石坑，回到步骤s242；
步骤s247，若匹配三元组数目达到上限，算法结束。5.根据权利要求2所述的一种用于着陆视觉导航的陨石坑识别方法，其特征在于，步骤s220中，使用动态阈值，记作，动态阈值因子定义为不变量的变化量与不变量真值的比值，记作，因此每一对陨石坑计算得到的动态阈值；根据每一对陨石坑计算得到的不变量和通过动态阈值因子计算得到的搜索范围，由下述公式得到两组不变量的搜索下限和上限，记作，二分法搜索得到所有满足的可能陨石坑对集合，。6.根据权利要求1所述的一种用于着陆视觉导航的陨石坑识别方法，其特征在于，步骤s2300中，根据相机的透视投影模型，由陨石坑的世界坐标系转化到图像的像素坐标，陨石坑识别估计出在图像平面观察到的陨石坑与世界坐标系下陨石坑的对应关系，lis识别算法输出多个陨石坑的识别结果和构成最后一个金字塔的陨石坑的识别集合，基于多个陨石坑中心在世界坐标系下的3d坐标和在图像坐标系下的2d坐标以及相机内参矩阵，估计世界坐标系到相机坐标系转换矩阵，遍历陨石坑集合求解得到位姿；针对每一个可能的陨石坑，先判断其与已经识别出的多个陨石坑是否有可能在同一个视场区域内，如果可能则求解旋转矩阵和平移向量，再将所有陨石坑转换到图像坐标系，得到重投影图像，比较重投影图像和真实图像中陨石坑的对应距离，如果高斯角距离小于1.57则表示当前位姿正确，即当前陨石坑为正确识别。7.一种用于着陆视觉导航的陨石坑识别系统，其特征在于，包括：数据库建立模块，用于建立陨石坑对数据库：选取合适数量的陨石坑建立数据库，依据选取原则，去除小陨石坑和重叠的陨石坑得到陨石坑对表；筛选模块，用于对陨石坑对数据库进行筛选匹配；验证模块：用于对筛选匹配后的陨石坑对进行重投影验证。8.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行前述权利要求1-6中任一项所述的方法。9.一种非暂态计算机可读存储介质，该非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，该计算机指令用于使该计算机执行前述权利要求1-6中任一项所述的方法。

技术总结
一种用于着陆视觉导航的陨石坑识别方法和装置，包括以下步骤：建立陨石坑对数据库：选取合适数量的陨石坑建立数据库，依据选取原则，去除小陨石坑和重叠的陨石坑得到陨石坑对表；对陨石坑对数据库进行筛选匹配；对筛选匹配后的陨石坑对进行重投影验证并估计当前位姿。本发明的数据库只存储陨石坑对序号和相应的不变量，大大减少数据库容量，提高搜索效率。本发明提出动态阈值解决射影不变量对噪声敏感的问题，提高匹配率和平均处理速度。同时提出迭代金字塔算法快速筛选冗余，在初步识别的基础上估计位姿，重投影匹配后验证识别结果。本发明具有识别率高，对噪声鲁棒，姿态估计精确快速的特点，达到了在着陆导航初始化识别的领先性能水平。领先性能水平。领先性能水平。


技术研发人员：江洁 许利恒 马岩
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：2022.10.20
技术公布日：2023/1/13