小天体在轨渲染观测技术

作     者：刘兴潭 张成渝 武延鹏 华宝成 吴奋陟 LIU Xing-tan;ZHANG Cheng-yu;WU Yan-peng;HUA Bao-cheng;WU Fen-zhi

作者机构：中国空间技术研究院北京控制工程研究所北京100190 

出 版 物：《光学精密工程》 (Optics and Precision Engineering)

年 卷 期：2021年第29卷第12期

页      面：2745-2753页

核心收录：

学科分类：0810[工学-信息与通信工程] 08[工学] 081002[工学-信号与信息处理] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(No.11903004) 

主　　题：小天体 空间光场 物理渲染 数字地形模型 观测平台 

摘      要：提出了一种空间光场中小天体在轨序列图像渲染观测方法,综合小天体的表面反射特性、轨道特性与观测需求,提供目标在观测时刻的位姿序列、光照角度和相机特性等参数,生成符合探测器成像特性的物理渲染图像集。完成了三维基准模型的建立、反射特性文件的生成及物理渲染的光线追迹。由渲染图像真实度检验与地形三维建模实验,针对糸川小行星在特定观测时刻与位置的图像进行闭环模拟观测验证。实验结果表明,通过匹配重建模型的二维投影地形图,图像灰度值配准的平均均方根误差为0.1785,对应小天体地表0.0628 m左右的海拔高差。该渲染观测方法能够有效服务于小天体地形模型重建与相对导航闭环分析环境的搭建。此外,为满足在轨快速解算需求,提出了归一化光谱与灰度响应的快速转化方法,在精度不变的情况下,解算时间为3.48 s,由数小时缩短至秒级。