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申请/专利权人：北京航天飞行控制中心

摘要：本发明公开一种面向出舱航天员的6D位姿实时估计方法及装置，方法包括：从待分析图像中获得目标对象的中心及边界；所述待分析图像为空间站固定相机或机械臂臂载相机成像图像；所述目标对象为待分析图像中的出舱航天员；将目标对象进行分割以获得多个分割部；估计每一所述分割部的输入图像进而估计所述出舱航天员的初始位姿，再进行优化获得准确位姿。本发明解决了出舱航天员的6D位姿估计的问题。本发明方法有利于提高出舱航天员的6D姿态估计精度，可拓展应用于空间非合作目标的位姿估计，对于出舱态势显示和空间在轨服务具有重要意义。

主权项：1.一种面向出舱航天员的6D位姿实时估计方法，其特征在于，所述方法包括：从待分析图像中获得目标对象的中心及边界；所述待分析图像为空间站固定相机或机械臂臂载相机成像图像；所述目标对象为待分析图像中的出舱航天员；将目标对象进行分割以获得多个分割部；估计每一所述分割部的输入图像进而估计所述出舱航天员的初始位姿，再进行优化获得准确位姿；其中，所述方法还包括：通过人体结构约束、运动约束和场景约束优化所述初始位姿，获得准确位姿；从待分析图像中获得目标对象的中心及边界包括：从背景数据集中选择第一背景帧，所述第一背景帧与所述待分析图像的图像帧的光度误差最小；所述背景数据集包括不同光照和外部环境下的背景帧；基于所述图像帧与第一背景帧确定所述目标对象的中心及边界；所述方法还包括：设定阈值T；比较所述第一背景帧的像素值Bkx,y和所述图像帧的像素值Ikx,y的绝对差值与阈值T的大小，以获取所述待分析图像中位置在x,y的第一像素的像素属性Akx,y， 式中，Akx,y的值为1时，所述第一像素的像素值为前景；其值为0时，所述第一像素的像素值为背景；根据所述前景和背景确定背景帧剪影；基于所述图像帧与第一背景帧确定所述目标对象的中心及边界包括：在所述背景帧剪影上增加尺度外延τ，以在所述图像帧上获得目标对象的大小d和中心cx0,y0；估计每一所述分割部的输入图像进而估计所述出舱航天员的初始位姿包括：通过与模板进行匹配以估计所述分割部的输入图像；提取所述输入图像和参考图像的特征图；将每个参考图像的特征图与输入图像的特征图相乘，得到各参考图像的分数图；对各分数图进行处理以获得第一参考图像位置信息和旋转信息，根据所述第一参考图像获得所述出舱航天员的初始位姿；通过人体结构约束、运动约束和场景约束优化所述初始位姿，获得准确位姿包括：将航天员关节的位姿定义为状态变量的变量节点，并以人体结构约束、运动约束和场景约束为因子构建因子图，建立误差能量函数；求取误差能量函数的最小值，得到位姿最小二乘意义下的最优估计以优化所述初始位姿。

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