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

背景技術(shù)：

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

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本技術(shù)的目的是提供一種太空容器位姿測量裝置、方法、設備、介質(zhì)及產(chǎn)品，可對太空容器的位姿進行實時測量，以實現(xiàn)對太空容器進行精準捕捉。

2、為實現(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在像素坐標系下的坐標值；待處理圖像中各交點為根據(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)光照射在待測太空容器上形成的各光條；根據(jù)各交點在像素坐標系下的坐標值、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系下的平面方程，得到各交點在圖像拍攝裝置坐標系下的坐標值；基于各交點在圖像拍攝裝置坐標系下的坐標值以及多線結(jié)構(gòu)光中各線結(jié)構(gòu)光光平面在圖像拍攝裝置坐標系下的平面方程，得到多線結(jié)構(gòu)光條集合中各光條對應的平面方程；根據(jù)多線結(jié)構(gòu)光條集合中各光條上各點在像素坐標系下的坐標值、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應的平面方程，得到多線結(jié)構(gòu)光條集合中各光條上各點在圖像拍攝裝置坐標系下的坐標值；根據(jù)多線結(jié)構(gòu)光條集合中各光條上各點在圖像拍攝裝置坐標系下的坐標值得到待測太空容器的位姿。

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量方法，應用于上述所述的太空容器位姿測量裝置，所述太空容器位姿測量方法包括：

7、獲取待處理圖像中各交點在像素坐標系下的坐標值；待處理圖像中各交點為根據(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)光照射在待測太空容器上形成的各光條；

8、根據(jù)各交點在像素坐標系下的坐標值、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系下的平面方程，得到各交點在圖像拍攝裝置坐標系下的坐標值；

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

10、根據(jù)多線結(jié)構(gòu)光條集合中各光條上各點在像素坐標系下的坐標值、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應的平面方程，得到多線結(jié)構(gòu)光條集合中各光條上各點在圖像拍攝裝置坐標系下的坐標值；

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

12、可選的，在獲取待處理圖像中各交點在像素坐標系下的坐標值之前還包括：

13、對圖像拍攝裝置、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)光光平面進行標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系下的平面方程。

14、可選的，待處理圖像中各交點的確定過程，具體包括：

15、對待處理圖像進行二值化得到二值圖；

16、對所述二值圖進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、對所述第一輪廓圖進行膨脹操作得到膨脹圖；

18、對膨脹圖進行霍夫直線檢測，得到單線結(jié)構(gòu)光條，并獲取所述單線結(jié)構(gòu)光條中所有點在像素坐標系下的坐標值；

19、按照預設灰度值對所述第一輪廓圖中所述單線結(jié)構(gòu)光條的灰度值進行修改得到第二輪廓圖；

20、對所述第二輪廓圖依次進行膨脹和腐蝕操作得到第三輪廓圖；

21、對所述第三輪廓圖進行霍夫直線檢測得到多線結(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在像素坐標系下的坐標值，得到多線結(jié)構(gòu)光條集合中各光條對應的點坐標值集合；

22、對于多線結(jié)構(gòu)光條集合中任意一個光條，確定所述光條對應的點坐標值集合與所述單線坐標值集合的交集中所有坐標值對應的點組成所述光條對應的交點集；

23、確定所述光條對應的交點集中的中心點為所述光條對應的交點；

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

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

26、對于任意一個交點，計算所述交點與多線結(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系下的平面方程為多線結(jié)構(gòu)光條集合中所述交點所在光條對應的平面方程。

27、可選的，根據(jù)多線結(jié)構(gòu)光條集合中各光條上各點在圖像拍攝裝置坐標系下的坐標值得到待測太空容器的位姿，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在圖像拍攝裝置坐標系下的坐標值擬合待測太空容器表面方程；

29、根據(jù)待測太空容器表面方程擬合待測太空容器軸線方程；

30、根據(jù)所述待測太空容器軸線方程得到待測太空容器的位姿。

31、第三方面，本技術(shù)提供了一種計算機設備，包括：存儲器、處理器以及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序以實現(xiàn)上述中任一項所述的太空容器位姿測量方法。

32、第四方面，本技術(shù)提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，該計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述中任一項所述的太空容器位姿測量方法。

33、第五方面，本技術(shù)提供了一種計算機程序產(chǎn)品，包括計算機程序，該計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述中任一項所述的太空容器位姿測量方法。

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

35、本技術(shù)提供了一種太空容器位姿測量裝置、方法、設備、介質(zhì)及產(chǎn)品，通過設置結(jié)構(gòu)光發(fā)生裝置向待測太空容器發(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)光照射的待測太空容器圖像，數(shù)據(jù)處理終端對拍攝的圖像進行處理得到待測太空容器的位姿，無需在太空容器上設置標靶，就可對太空容器的位姿進行實時測量，以實現(xiàn)對太空容器進行精準捕捉。