Wetenschap
Eén enkel beeld gebruiken om kalibratie in de ruimte van lensvervorming van ruimtecamera's te realiseren
Bij verschillende ruimtetaken, zoals het aanmeren in de ruimte en het onderhoud in de ruimte, is het meten van de relatieve houding en positie van niet-coöperatieve ruimtevaartuigen een sleutelcomponent. Het veelgebruikte mondiale positioneringssysteem, radardetectiesystemen en laserscanners zijn echter niet geschikt voor bepaalde speciale ruimtetaken, omdat ze groot, zwaar, complex en duur zijn.
Computer vision heeft de laatste tijd goede prestaties geleverd bij veel belangrijke ruimtemissies vanwege de lage kosten, het kleine formaat, de lichte massa en de acceptabele nauwkeurigheid. Maar voor ruimtemissies die een hoge nauwkeurigheid vereisen of waarbij groothoeklenzen worden gebruikt, vooral lenzen die lange tijd zware mechanische en thermische omstandigheden in de ruimte moeten weerstaan, is het traditionele pinhole-model niet voldoende.
Een onderzoeksteam onder leiding van prof. Zhang Gaopeng van het Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics (XIOPM) van de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS) rapporteerde een kalibratiemethode voor vervormingsparameters in de baan, gebaseerd op de consistentie van het verdwijnpunt. Het onderzoek is gepubliceerd in Optics and Lasers in Engineering .
Omdat zonnepanelen doorgaans in de meeste ruimtevaartuigen worden gebruikt, de ruimteomgeving geen specifieke kalibratieobjecten kan gebruiken en de beschikbare geometrische informatie beperkt is, werden zonnepanelen gebruikt om de kalibratie van vervormingsparameters in de ruimte te bereiken.
De in deze studie voorgestelde methode omvat voornamelijk de nauwkeurige schatting van de positie van het verdwijnpunt, het vaststellen van de objectieve functie volgens de consistentiebeperking van het verdwijnpunt en de optimalisatie en oplossing van de vervormingsparameters door middel van het verbeterde genetische algoritme (IGA). De on-orbit-oplossing van de vervormingsparameters voor de ruimtecamera werd vervolgens voltooid. Kwantitatieve analyse werd uitgevoerd door middel van simulatie-experimenten om de effecten van verschillende beïnvloedende factoren te verkrijgen.
De vervormingskalibratiemethode levert betere prestaties dan de methode van Brown in termen van nauwkeurigheid. Bij fysieke experimenten zijn duidelijke correctiesporen te zien vanaf de basis van het satellietmodel. Het experiment gaf aan dat deze methode de vervormingscorrectie van het ruimtedoelbeeld kan realiseren. Het is flexibel en robuust voor diverse ruimtetaken zoals rendez-vous en docking.