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《基于改進(jìn)HOG特征的空間非合作目標(biāo)檢測》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、航空學(xué)報(bào)ActaAerOnautjcaetAstronauticaSinjcaFeb．252016VoI．37No．2717．726lSSN1000-6893CN11-1929／Vhttp：∥hkxbbuaa．educnhkxb@buaa．edu．cnDoI：10．7527／S1000一6893．2015．0072基于改進(jìn)HOG特征的空間非合作目標(biāo)檢測陳路1’2，黃攀峰1’2一，蔡佳1’21．西北工業(yè)大學(xué)航天飛行動力學(xué)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安7100722．西北工業(yè)大學(xué)航天學(xué)院智能機(jī)器人研究中心，西安710072摘要：傳統(tǒng)的非合作目標(biāo)檢測方法大都基
2、于一定的匹配模板，這不僅需要預(yù)先指定先驗(yàn)信息，進(jìn)而設(shè)計(jì)合適的檢測模板，而且同一模板只能對具有相似形狀的目標(biāo)進(jìn)行檢測，不易直接用于檢測形狀未知的非合作目標(biāo)。為降低檢測過程中對目標(biāo)形狀等先驗(yàn)信息的要求，借鑒基于規(guī)范化梯度的物體區(qū)域估計(jì)方法，提出一種基于改進(jìn)方向梯度直方圖特征的目標(biāo)檢測方法，首先構(gòu)建包含有自然圖像和目標(biāo)圖像的訓(xùn)練數(shù)據(jù)集；然后提取標(biāo)記區(qū)域的改進(jìn)方向梯度直方圖特征，以更好地保持局部特征的結(jié)構(gòu)性，并根據(jù)級聯(lián)支持向量機(jī)訓(xùn)練模型，從數(shù)據(jù)集中自動學(xué)習(xí)目標(biāo)物體的判別特征；最后，將訓(xùn)練后的模型用于檢測測試集圖像中的目標(biāo)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，算法在由4953
3、幅和100幅圖像構(gòu)成的測試集中分別取得94．5％和94．2％的檢測率，平均每幅圖像的檢測時(shí)間約為o．031s，具有較低的時(shí)間開銷，且對目標(biāo)的旋轉(zhuǎn)及光照變化具有一定的魯棒性。關(guān)鍵詞：非合作目標(biāo)；目標(biāo)識別；規(guī)范化梯度；方向梯度直方圖；局部特征中圖分類號：V412．4’1；TP301．6文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1000一6893(2016)02一0717—10隨著航天技術(shù)的不斷發(fā)展，各國對于故障衛(wèi)星維修、近距離目標(biāo)捕獲、軌道垃圾清理等新型在軌服務(wù)技術(shù)的需求日益迫切。傳統(tǒng)空間機(jī)器人的機(jī)械臂幾乎屬于全剛體系統(tǒng)，加上其作用范圍受到機(jī)械臂長度和剛體靈活性的限
4、制，因此空間機(jī)械臂主要用于合作目標(biāo)的抓捕和操作，不能很好地適應(yīng)未來的空間碎片清理等任務(wù)?？臻g繩系機(jī)器人系統(tǒng)利用柔性系繩代替多自由度剛性機(jī)械臂，在任務(wù)安全性和可靠性等方面有了顯著提高。系繩結(jié)構(gòu)的應(yīng)用不僅減少了平臺向目標(biāo)移動過程中的能量消耗，而且避免了平臺與目標(biāo)的直接接觸，從而消除了與目標(biāo)直接碰撞的可能，因而在未來的空間操作中有著廣泛的應(yīng)用前景?？臻g繩系機(jī)器人由空間機(jī)動平臺、空間系繩和捕獲裝置3部分構(gòu)成，如圖1所示。在軌捕獲過程分為3個(gè)階段：①空間平臺的繞飛階段，即空間機(jī)動平臺進(jìn)行的遠(yuǎn)程、中近距離的目標(biāo)搜索和監(jiān)測過程；②空間繩系機(jī)器人捕獲目標(biāo)階段，
5、即空間機(jī)動平臺到達(dá)作用距離內(nèi)時(shí)(約200m)，操作機(jī)器人被平臺釋放，自主完成目標(biāo)追蹤、識別和抓捕的過程；③空間機(jī)動平臺把目標(biāo)拖人墳?zāi)管壍赖倪^程，即空間繩系機(jī)器人抓住目標(biāo)衛(wèi)星后，空間機(jī)動平臺將目標(biāo)衛(wèi)星由原軌道拖入墳?zāi)管壍赖倪^程‘1
6、。目標(biāo)特征提取是非合作目標(biāo)位姿測量的基礎(chǔ)，在逼近非合作目標(biāo)的過程中，機(jī)器人需要對目標(biāo)進(jìn)行識別、跟蹤并測量目標(biāo)的結(jié)構(gòu)、運(yùn)動軌跡、空間位置和三維姿態(tài)等信息?；谝曈X系統(tǒng)的空收稿日期：2015—01—04；退修日期：2015—02—07；錄用日期：2015—03—11；網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2015．03—1814：16網(wǎng)絡(luò)出版地址
7、：wwwcnkinet／kcms／dela¨／111929v201503181416002．html基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金(11272256，61005062)*通訊作者Tel：029—88460366-801E-mail：pfhuang@nwpueducnB
8、用格式I陳路．黃攀峰．蔡佳．基于改進(jìn)HoG特征的空間非合作目標(biāo)檢瘸!JI航空學(xué)報(bào)，2016．37(2)：717．726cHENL．HUANGPF，cA
9、J．spacenon—cooperativetargetdetecttonbasedonimprovedfeatureSolhIst
10、ogramolorlentedgradlemiJ]ActaAefo．nauticaetAstr∞aulIcaS{nIca．2016．37(2)：717．726．航空學(xué)報(bào)Feb．252016VoI．37No．2唣d讖芝()Deratloll／robol0圖l空舊J繩系機(jī)器人系統(tǒng)不意蚓Fig．1Diagramoftetheredspacerobotsystem間目標(biāo)檢測／識別是獲取這些信息的重要手段。因此本文的出發(fā)點(diǎn)是根據(jù)目標(biāo)檢測／識別算法確定目標(biāo)的待抓捕區(qū)域，縮減感興趣區(qū)域的尺寸，從而為后續(xù)目標(biāo)特征點(diǎn)等特征的提取排除背景信息的干擾。研究表明，盡管
11、非合作目標(biāo)的結(jié)構(gòu)各不相同，但它們有諸多相似的部件，如用于星箭相連的分離螺栓、對接環(huán)，用于連接太陽帆板與衛(wèi)星本體的太陽帆板支架等，這些非合作目標(biāo)星共有的
