【摘要】基于二維草圖的三維模型檢索系統，需要預先對三維模型數據庫進行處理，首先由三維模型數據庫得到視圖數據庫，然后計算每幅視圖的特征，最終生成特征數據庫，檢索系統的客戶端提取二維草圖的形狀特征，并將特征提交給服務器，服務器端程序首先將草圖的
【摘要】 本發明屬于航天測量技術，涉及對星敏感器在軌 校準方法的改進。校準的步驟如下：建立星敏感器姿態轉換矩 陣；建立星敏感器weng成像模型；數據采集；通過參數計算 進行校準。本發明降低了外部參數和內部參數的耦合關聯影 響；畸變模型完整，有良好的適應性；以線性閉式求解參數為 主，計算量適中。 【專利類型】發明申請 【申請人】北京航空航天大學 【申請人類型】學校 【申請人地址】100083北京市海淀區學院路37號 【申請人地區】中國 【申請人城市】北京市 【申請人區縣】海淀區 【申請號】CN200610140481.1 【申請日】2006-10-10 【申請年份】2006 【公開公告號】CN1939807A 【公開公告日】2007-04-04 【公開公告年份】2007 【授權公告號】CN100348947C 【授權公告日】2007-11-14 【授權公告年份】2007.0 【發明人】張廣軍; 郝雪濤; 江潔 【主權項內容】1、基于weng模型的星敏感器在軌校準方法，其特征在于，校準的步驟如下： 1.1、建立星敏感器姿態轉換矩陣； 1.1.1、建立天球坐標系和星敏感器坐標系；設O′-XnYnZn為天球坐標系，O-XYZ為星敏感器坐標系，星敏感器的姿態角由赤經α0、赤緯β0、和滾轉角φ0組成，α0為Z軸在XnYn面上的投影與Xn軸的夾角；β0為Z軸與它在XnYn面上的投影之間的夾角；φ0為子午面和XY面交線與Y軸的夾角； 1.1.2、建立星敏感器姿態轉換矩陣；從天球坐標系到星敏感器坐標系的轉換過程為：第一步，繞Zn軸轉動 角，使得Xn軸和子午面垂直；第二步，繞新的Xn軸轉動 角，使得Zn軸和Z軸一致；第三步，繞新的Zn軸轉動φ0角，使得天球坐標系和星敏感器坐標系重合。則該轉動過程的方向余弦矩陣R即為姿態轉換矩陣，表示為： 式中，s表示正弦函數，c表示余弦函數； R可簡化表示為： r1～r9表示R矩陣9個元素； 1.2、建立星敏感器weng成像模型； 設星光方向矢量為： 式中，w1，w2和w3表示星光向量在星敏感器坐標系下的x，y，z坐標值；α，β為恒星的赤經、赤緯坐標； 1.2.1、使用星敏感器對星光進行徑向畸變成像；O-XYZ為星敏感器坐標系，o-xy為2維靶面坐標系，∏為靶面，Oo之間距離為焦距；星光 向量w理想透視成像點為P′，由于發生徑向畸變，實際成像點為P； 1.2.2、建立線性成像模型；由于x和y方向之間存在不確定比例因子，用fu和fv分別表示x和y方向的焦距，建立線性成像模型為： [3] 式中，x′，y′為透視投影的星點位置，定義線性參數向量d1＝(fu?fv?α0?β0?_0)； 1.2.3、考慮到畸變影響，建立weng非線性畸變模型公式為： [4] 式中， x，y為星點實際測量坐標，k1為徑向畸變系數，g1～g4為偏心畸變和薄棱鏡畸變的綜合公式系數，于是非線性的畸變參數有5個，定義參數向量d2＝(k1?g1?g2?g3?g4)； 1.3、數據采集；根據星敏感器采集得到的一幀星圖，定義采集得到的全部星點數據集合為Ω0，星點個數為n；以主點為中心，直徑為圖像尺寸1/2做圓，記圓內的數據集合為Ω1，星點個數為n1； 1.4、通過參數計算進行校準； 校準過程分為兩步完成，根據中心數據Ω1受畸變影響較小的原理，第一步利用Ω1構造線性計算模型，計算得到參數向量d1的初始值；第二步對d1的參數進行優化處理；第三步，根據weng模型，構造畸變系數線性方程，在全局數據Ω0下計算參數向量d2；最后，判斷數據結果是否滿足要求，如果不滿足則返回第二步進行迭代計算，如果滿足則輸出參數向量的最終解d1和d2；具體計算過程如下： 1.4.1、進行線性參數估計；根據公式[3]有： x′w1r7+x′w2r8+x′w3r9＝w1r1fu+w2r2fu+w3r3fu y′w1r7+y′w2r8+y′w3r9＝w1r4fv+w2r5fv+w3r6fv???????[5] 整理有： [6] 假設 共8個未知數，定義參數向量m＝[r1′?r2′?r3′?r4′?r5′r6′?r7′?r8′]T，對于每個星點數據可以得到方程： [w1?w2?w3?0?0?0?-xw1?-xw2]m＝xw3 [0?0?0?w1?w2?w3?-yw1?-yw2]m＝yw3[7] 對于數據集合Ω1內的星點，可以得到2n1個方程，構成“Am＝b”形式；A為2n1個方程左式構成的矩陣，b為2n1個方程右式構成的向量；可用最小二乘法使得 解得8個未知數r1′～r8′；然后根據R為正交矩陣特點，有： [8] 先假設r9為正，得到姿態估計矩陣，然后選擇視場內的某一顆距離中心較遠的恒星來判斷r，是否真的為正，如果星光向量經姿態估計矩陣成像后坐標和測量坐標的符合一致，則說明r9為正，否則為負； 1.4.2、優化參數向量d1； 設線性參數向量和非線性參數向量的真實值為d1，d2，估計值為 最優的估計值應該滿足： 式中，P為點集Ω1的星點坐標；以公式[8]得到的解為初值，采用非線性優化方法對d1進行優化；設： x′＝fx(d1，d2) y′＝fy(d1，d2)[9] 式中，d2表示參數向量d2固定；由于fx和fy均為非線性函數，因此采用非線性線性化方法來估計參數向量d1；假設 為估計值，x，y為測量值，Δd1為向量估計偏差； [10] 式中，A、B為敏感矩陣，求各項偏導數即可獲得； 于是得到參數向量更新值d1＝d1+Δd1； 1.4.3、計算畸變系數向量d2； 得到線性參數后，下一步求解非線性參數d2；根據公式[4]，構造線性估計模型： [11] 式中： 構成“Bd2＝c”形式，B為2n個方程左式構成的矩陣，b為2n個方程右式構成的向量；利用最小二乘法使得 求出畸變參數向量d2的估計值，這里的數據為全部點集Ω0； 得到模型的全部參數d1和d2后，通過對比理想坐標值和測量坐標值進行判斷；如果誤差仍然比較大，則回到步驟1.4.2進一步優化d1，進行迭代計算；如果誤差滿足要求，則停止迭代，輸出結果。 【當前權利人】北京航空航天大學 【當前專利權人地址】北京市海淀區學院路37號 【統一社會信用代碼】12100000400011227Y 【被引證次數】8 【家族被引證次數】8
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