一种基于单目视觉的旋转刚体航天器姿态估计方法

摘要

本发明公开了一种基于单目视觉的旋转刚体航天器姿态估计方法，建立已知的目标旋转刚体航天器模型和描述航天器姿态的坐标系，对单目相机获得的图像进行中值滤波以及背景分离，之后利用快速椭圆检测方法检测并标记所有椭圆，确定所有椭圆的一般函数，将标记椭圆与已知的目标模型进行半径匹配，利用几何法求解得到摄像机坐标系下的椭圆所在平面的法方向和中心坐标，利用最小二乘法将所有椭圆中心坐标拟合成一条直线，求出该直线的单位方向向量，根据唯一确定的基准椭圆所在平面的法线及其中心坐标，得到目标航天器相对于跟踪航天器完整的相对位姿。本发明计算量小，耗时短，准确率高，能有效估计非合作目标航天器相对于跟踪航天器的相对姿态。