【技术实现步骤摘要】
本专利技术是一种航天测量控制，具体地，涉及一种面向空间目标相对位姿测量的tof相机自动曝光方法，同时涉及一种相应的tof相机自动曝光系统、tof相机和计算机可读存储介质。
技术介绍
1、随着人类太空探索工作的不断推进和升级，空间任务的复杂程度和难度都与日俱增。空间操控、交会对接及非合作目标的跟踪捕获等任务成为太空任务的重要组成部分。
2、神舟飞船与天宫的任务需要完成远程轨道交会和近程接近过程的任务。空间操控类卫星需要对目标卫星或空间碎片进行测量、跟踪和捕获。相对位姿导航系统是空间交会对接、空间操控系统的重要组成部分，高精度相对位姿测量是此类任务的关键环节。目前常用的空间相对位姿测量方式包括双目相机、激光测距仪以及tof相机等。其中：激光测距仪可提供目标距离信息，具有功耗低、价格便宜、结构简单、对光照不敏感等特点，但是它需要有很强的目标追踪和重新捕获能力。双目立体视觉具有分辨率高、功耗低、价格便宜等特点，但仍存在测距范围较近、标定复杂、算法复杂、实时性差、光照条件适应性较差等问题。tof相机无需扫描机构就能直接获得目标的深度信息和强度信息，具有功耗低、结构紧凑、实时性好且对光照不敏感等优点，更适合空间非合作目标近距离测量。
3、随着空间任务的复杂多变以及空间态势激烈程度的不断升级，新型技术不断涌现，传统技术快速迭代，空间相对位姿测量方式必然走向多元化的发展方向，tof相机凭借其独特的技术特点及多方面优势，注定成为其中不可缺少的一环。在已经发射的多个重要空间任务中，tof相机的优势已出现端倪。后续已有越来越多
4、经过检索发现：
5、公开号为cn109819174a的中国专利技术专利申请《基于tof成像系统的自动曝光方法及自动曝光时间计算方法和tof相机》，其自动曝光时间计算方法以被测物体的幅度信息为依据计算一参考曝光时间，所述tof成像系统获取所述参考曝光时间后，将所述参考曝光时间与原始曝光时间比对以获取一自动曝光时间，并且所述tof成像系统依据所述自动曝光时间曝光。设置所述自动曝光方法的所述tof成像系统可方便地获取所述被测物体的清楚的三维图像，即所述tof成像系统可自适应调整所述三维图像的曝光时间。该专利技术曝光控制利用了目标灰度能量信息，而未将tof相机具备目标测距的功能引入曝光控制。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种面向空间目标相对位姿测量的tof相机自动曝光方法，同时提供了一种相应的tof相机自动曝光系统、tof相机和计算机可读存储介质。
2、根据本专利技术的一个方面，提供了一种面向空间目标相对位姿测量的tof相机自动曝光方法，包括：
3、设置tof相机的初始积分时间和频率，并在该初始状态下进行探测器积分以及根据测量距离进行视线识别工作模式选择；其中，所述视线识别工作模式包括：视线跟踪模式和相对位姿识别模式；
4、基于选择的视线识别工作模式，对所述tof相机的积分时间和频率进行设置，得到tof相机的当前曝光参数；
5、根据所述tof相机的当前曝光参数，实现tof相机自动曝光。
6、优选地，所述设置tof相机的初始积分时间和频率，包括：
7、在tof相机上电或复位后，设置初始积分时间为1ms，设置频率为1.5mhz。
8、优选地，所述进行探测器积分，包括：
9、对探测器的曝光时间进行设置，并进行图像数据采集及处理。
10、优选地，所述根据测量距离进行视线识别工作模式选择，包括：
11、当有效测量距离大于等于35m，且光斑有效像素小于等于50，则保持tof相机初始参数不变，进入视线跟踪模式；
12、当有效测量距离小于35m大于等于15m，则调整tof相机的积分时间为500us，频率为3mhz，进入视线跟踪模式；
13、当有效测量距离小于15m，则根据(30ⅹd-80)us设置积分时间，并调整频率为3mhz，进入相对位姿识别模式；其中，d为有效测量距离，单位为m；最短积分时间为10us。
14、优选地，所述基于选择的视线识别工作模式，对所述tof相机的积分时间和频率进行设置，包括：
15、在所述视线跟踪模式下，当有效测量距离在30～40m范围内时，保持tof相机初始参数不变；此外进行如下设置：
16、当有效测量距离小于30m，则设置tof相机的积分时间为500us，频率为3mhz；
17、当有效测量距离大于40m，则设置tof相机的积分时间为1ms，频率为1.5mhz。
18、进一步地，视线跟踪模式仅在有效测量距离小于17m时启动相对位姿测量，相对位姿测量数据有效后即转入相对位姿测量模式。
19、优选地，所述基于选择的视线识别工作模式，对所述tof相机的积分时间和频率进行设置，包括：
20、在所述相对位姿测量模式下，进行如下设置：
21、当三轴位置中x轴距离大于2.5m时，按照(30ⅹd-80+δ)us设置积分时间；其中，d为有效测量距离，单位m；δ为积分时间修正量，初始值为0；最短积分时间为10us；
22、当x轴距离为1m～2.5m时，设置积分时间为10us+δ，切换时积分时间修正量δ清0；
23、当x轴距离小于1m时，设置积分时间为5us+δ，曝光时间切换时积分时间修正量δ清0。
24、优选地，所述积分时间修正量δ，采用如下方式进行调整：
25、当目标图像灰度均值为2896在光斑像素数量总数中的占比为30％时，调整δ＝δ-1；
26、当目标图像灰度最大值小于等于1000时，调整δ＝δ+1。
27、根据本专利技术的另一个方面，提供了一种面向空间目标相对位姿测量的tof相机自动曝光系统，包括：
28、工作模式设置模块，该模块用于设置视线识别工作模式，所述视线识别工作模式包括：视线跟踪模式和相对位姿识别模式；
29、工作模式选择模块，该模块用于根据测量距离对视线识别工作模式进行选择；
30、曝光参数设置模块，该模块用于设置tof相机的初始参数、进入工作模式参数以及根据选择的工作模式设置当前曝光参数，实现tof相机自动曝光。
31、根据本专利技术的第三个方面，提供了一种tof相机，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，该处理器执行该计算机程序时可用于执行本专利技术上述中任一项所述的方法，或，运行本专利技术上述中任一项所述的系统。
32、根据本专利技术的第四个方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时可用于执行本专利技术上述中任一项所述的方法，或，运行本专利技术上述中任一项所述的系统。
33、由于采用了上述技术方案，本专利技术与现有技术相比，具有如下至少一项的有益效果：
34、本专利技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种面向空间目标相对位姿测量的TOF相机自动曝光方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的面向空间目标相对位姿测量的TOF相机自动曝光方法，其特征在于，所述设置TOF相机的初始积分时间和频率，包括：
3.根据权利要求1所述的面向空间目标相对位姿测量的TOF相机自动曝光方法，其特征在于，所述进行探测器积分，包括：
4.根据权利要求1所述的面向空间目标相对位姿测量的TOF相机自动曝光方法，其特征在于，所述根据测量距离进行视线识别工作模式选择，包括：
5.根据权利要求1所述的面向空间目标相对位姿测量的TOF相机自动曝光方法，其特征在于，所述基于选择的视线识别工作模式，对所述TOF相机的积分时间和频率进行设置，包括：
6.根据权利要求1所述的面向空间目标相对位姿测量的TOF相机自动曝光方法，其特征在于，所述基于选择的视线识别工作模式，对所述TOF相机的积分时间和频率进行设置，包括：
7.根据权利要求6所述的面向空间目标相对位姿测量的TOF相机自动曝光方法，其特征在于，所述积分时间修正量Δ，采用如下方式进行
8.一种面向空间目标相对位姿测量的TOF相机自动曝光系统，其特征在于，包括：
9.一种TOF相机，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，该处理器执行该计算机程序时可用于执行权利要求1-7中任一项所述的方法，或，运行权利要求8所述的系统。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时可用于执行权利要求1-7中任一项所述的方法，或，运行权利要求8所述的系统。
...【技术特征摘要】
1.一种面向空间目标相对位姿测量的tof相机自动曝光方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的面向空间目标相对位姿测量的tof相机自动曝光方法，其特征在于，所述设置tof相机的初始积分时间和频率，包括：
3.根据权利要求1所述的面向空间目标相对位姿测量的tof相机自动曝光方法，其特征在于，所述进行探测器积分，包括：
4.根据权利要求1所述的面向空间目标相对位姿测量的tof相机自动曝光方法，其特征在于，所述根据测量距离进行视线识别工作模式选择，包括：
5.根据权利要求1所述的面向空间目标相对位姿测量的tof相机自动曝光方法，其特征在于，所述基于选择的视线识别工作模式，对所述tof相机的积分时间和频率进行设置，包括：
6.根据权利要求1所述的面向空间目标相对位姿测量的...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑循江，高原，孙朔冬，杨逸峰，姜丽辉，张徐玮，鲍其莲，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
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