非協調宇宙空間ターゲットのための適応マルチスケール楕円フィッティングを用いたモーションブラー補償光学姿勢推定

科学分野:

• ロボティクスおよび自律システム
• コンピュータビジョン
• 航空宇宙工学

背景:

• モーションブラーは、非協調宇宙船の光学ナビゲーションシステムにおけるパフォーマンスを著しく低下させます。
• 正確な相対姿勢推定は、宇宙船のランデブー、近接運用、およびドッキングの安全かつ成功のために不可欠です。

研究 の 目的:

• 不確実性を考慮したステレオイメージングアプローチを開発し、モーションブラーの復元と相対姿勢の回復を堅牢に行います。
• リスクを考慮した宇宙船の誘導とドッキングのために、姿勢推定のキャリブレーションされた信頼性を提供します。

主な方法:

• 物理学に基づいたデブラーリングと、画像復元のためのエッジ保存正則化を組み合わせます。
• 姿勢推定を支援するために、製造された表面上の楕円形状の適応検出。
• 測定誤差の伝播を組み込んだステレオ幾何学的洗練。

主要な成果:

• 実験室および合成実験において、5つのベースライン手法と比較して、位置および姿勢のエラーが低いことを実証しました。
• 特に重度のモーションブラー条件下での成功率が高くなりました。
• 実世界での適用可能性のために、実用的な実行時間を維持しました。

結論:

• 提案された不確実性を考慮したステレオイメージングアプローチは、宇宙船ナビゲーションにおけるモーションブラーを効果的に軽減します。
• キャリブレーションされた不確実性推定により、自律運用におけるリスクを考慮した意思決定が可能になります。
• この手法は、非協調ターゲットとの近接運用のような困難なシナリオに大きく貢献します。