Использование одного изображения для калибровки искажений объектива космической камеры на орбите

До и после коррекции искажений. Автор: профессор Чжан и др.

В различных космических задачах, таких как стыковка в космосе и обслуживание на орбите, ключевым компонентом является измерение относительного положения и положения несотрудничающих космических кораблей. Однако широко используемые системы глобального позиционирования, системы радиолокационного обнаружения и лазерные сканеры не подходят для некоторых специальных космических задач, поскольку они большие, тяжелые, сложные и дорогие.

Компьютерное зрение в последнее время показало хорошие результаты во многих важных космических миссиях благодаря своей низкой стоимости, небольшому размеру, легкой массе и приемлемой точности. Но для космических миссий, требующих высокой точности или использующих широкоугольные объективы, особенно линзы, которым необходимо выдерживать суровые механические и температурные условия в космосе в течение длительного времени, традиционной модели недостаточно.

Исследовательская группа под руководством профессора Чжан Гаопэна из Сианьского института оптики и точной механики (XIOPM) Китайской академии наук (CAS) сообщила о методе калибровки параметров искажений на орбите, основанном на согласованности точки схода. Исследование было опубликовано в журнале Optics and Lasers in Engineering.

Поскольку солнечные панели обычно используются в большинстве космических кораблей, космическая среда не может использовать определенные калибровочные объекты, а доступная геометрическая информация ограничена, солнечные панели использовались для калибровки параметров искажения на орбите.

Метод, предложенный в этом исследовании, в основном включает точную оценку положения точки схода, установление целевой функции в соответствии с ограничением согласованности точки схода, а также оптимизацию и решение параметров искажения с помощью улучшенного генетического алгоритма (IGA). Затем на орбите было завершено решение параметров искажений космической камеры. Количественный анализ проводился посредством симуляционных экспериментов для определения влияния различных факторов.

Метод калибровки искажений обеспечивает лучшую производительность, чем метод Брауна, с точки зрения точности. В физических экспериментах от основания модели спутника видны четкие следы коррекции. Эксперимент показал, что данным методом можно реализовать коррекцию искажений изображения космической цели. Он гибкий и надежный для различных космических задач, таких как сближение и стыковка.

Источник: Chinese Academy of Sciences