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1、航天返回與遙感第36卷第3期92SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING2015年6月基于稀疏直方圖的空間機(jī)械臂視覺目標(biāo)跟蹤方法高升袁寶峰齊哲陳磊王康梁常春（北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部空間智能機(jī)器人系統(tǒng)技術(shù)與應(yīng)用北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100094）摘要視覺系統(tǒng)作為空間機(jī)械臂的重要組成部分，一項(xiàng)重要功能就是在復(fù)雜空間環(huán)境下在規(guī)定周期內(nèi)自主、可靠地完成對(duì)空間目標(biāo)的跟蹤，即在相機(jī)采集的圖像序列中定位目標(biāo)區(qū)域。文章面向空間機(jī)械臂視覺跟蹤的應(yīng)用需求，提出一種基于稀疏直方圖的視覺目標(biāo)跟蹤
2、方法，在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)選取相互重疊的局部圖像塊，通過組合全部圖像塊的稀疏系數(shù)構(gòu)造直方圖以獲取目標(biāo)表示，采用基于簇比重信息的相似性度量方法計(jì)算目標(biāo)模板與候選目標(biāo)之間的距離，將此距離作為粒子濾波的觀測(cè)模型以在圖像中確定目標(biāo)位置。標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試集測(cè)試、室內(nèi)環(huán)境和在軌環(huán)境試驗(yàn)的定性和定量分析結(jié)果均表明文中方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)相機(jī)視場(chǎng)范圍內(nèi)目標(biāo)的準(zhǔn)確和可靠跟蹤。關(guān)鍵詞目標(biāo)表示稀疏直方圖相似性度量空間機(jī)械臂視覺系統(tǒng)中圖分類號(hào):V11文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號(hào):1009-8518(2015)03-0092-07DOI:10.396
3、9/j.issn.1009-8518.2015.03.013SpaceManipulatorVisualObjectTrackingMethodUsingSparsity-basedHistogramGAOShengYUANBaofengQIZheCHENLeiWANGKangLIANGChangchun（BeijingKeyLaboratoryofIntelligentSpaceRoboticSystemsTechnologyandApplications,BeijingInstituteofS
4、pacecraftSystemEngineering,Beijing100094,China）AbstractVisionsystemisakeypartofaspacemanipulatorsystem.Spaceobjecttrackingorobjectlocalizationinimagesequencesfromcameras,whichisimplementedautonomouslyandreliablywithinagiventimeincomplexspaceenvironmen
5、t,isoneoftheimportantfunctionsofthevisionsystem.Inthispaper,weproposeasparsity-basedhistogramvisualobjecttrackingmethodforaspacemanipulatorsystem.Theobjectrepresentationisacquiredbycombiningthesparsecoefficientsofoverlappedimagepatchesintheobjectregio
6、n,andthedistancebetweenthecandidateandthetemplateiscalculatedbyusingthebin-ratioinformationbasedsimilaritymeasure.Trackingiscarriedoutwithinaparticlefilterframework,inwhichthedistanceisusedtoconstructtheobservationmodel.Experimentsconductedonbenchmark
7、setandimagesequencescapturedbymanipulatorvisionsystemsinindoorenvironmentandon-orbitenvironmentdemonstratequalitativelyandquantitativelythattheproposedmethodcanperformaccurateandreliabletrackingoftheobjectinthecamerafieldofview.Keywordsobjectrepresent
8、ation;sparsity-basedhistogram;similaritymeasure;spacemanipulator;visionsystem收稿日期：2015-01-15基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金（61231018，61305112）第3期高升等:基于稀疏直方圖的空間機(jī)械臂視覺目標(biāo)跟蹤方法930引言空間機(jī)械臂是深入開展航天活動(dòng)必不可少的工具。在中國(guó)的載人航天三期工程中，空間機(jī)械臂作為支持空間站建設(shè)和運(yùn)營(yíng)的關(guān)鍵性技術(shù)，承擔(dān)著艙段轉(zhuǎn)位、懸停飛行器捕獲和輔助對(duì)接、支持航天員
