高偉，任焜，張強(qiáng)，劉宗玉，王志毅，李婷，楊林芳

(北京控制工程研究所，北京100094)

人控交會(huì)對(duì)接攝像機(jī)調(diào)光算法設(shè)計(jì)與驗(yàn)證方法研究

高偉，任焜，張強(qiáng)，劉宗玉，王志毅，李婷，楊林芳

(北京控制工程研究所，北京100094)

航天器人控交會(huì)對(duì)接過程中，空間光照環(huán)境極為復(fù)雜.攝像機(jī)作為最主要的相對(duì)測(cè)量敏感器，需要設(shè)計(jì)合理的調(diào)光算法以適應(yīng)各種工況.詳細(xì)分析了航天器的空間光照環(huán)境，針對(duì)人控交會(huì)對(duì)接的場(chǎng)景特點(diǎn)，對(duì)基于直方圖的自動(dòng)調(diào)光算法提出了改進(jìn)措施，并提出了全面的地面驗(yàn)證測(cè)試方法，證明了改進(jìn)后的直方圖自動(dòng)調(diào)光算法的合理性.

交會(huì)對(duì)接;攝像機(jī);調(diào)光算法

0 引言

空間交會(huì)對(duì)接的在軌實(shí)現(xiàn)手段有自動(dòng)交會(huì)對(duì)接和人控交會(huì)對(duì)接兩種［1］，其中，人控交會(huì)對(duì)接主要通過航天員控制追蹤器來完成兩個(gè)航天器的對(duì)接任務(wù)，是自動(dòng)交會(huì)對(duì)接的重要備份手段.

在人控交會(huì)對(duì)接過程中，攝像機(jī)是最主要的相對(duì)測(cè)量敏感器，航天員主要通過觀察攝像機(jī)圖像，來判斷兩飛行器間的相對(duì)位置和姿態(tài)信息［2］.由于空間光照環(huán)境極為復(fù)雜，對(duì)于攝像機(jī)這種對(duì)光照條件敏感的光學(xué)成像敏感器，為了保證能夠滿足在軌對(duì)接時(shí)的觀察與測(cè)量要求，需在設(shè)計(jì)時(shí)認(rèn)真考慮其調(diào)光適應(yīng)能力，并在地面測(cè)試時(shí)進(jìn)行充分驗(yàn)證.

1 空間光照條件分析

考慮到對(duì)接工況在不同空間光照環(huán)境的巨大差異，本文從空間交會(huì)對(duì)接在陽照區(qū)和陰影區(qū)兩種不同工況來分析.

1.1 陽照區(qū)工況

陽照區(qū)的主要照明光源是太陽光，可以近似為平行光，最大照度為1個(gè)太陽常數(shù)(即110000 lux).航天器在軌所處為真空環(huán)境，不存在光的散射現(xiàn)象，在太陽強(qiáng)光照射下，只有目標(biāo)器被照得非常亮，而整個(gè)太空仍為黑背景.

在交會(huì)對(duì)接相對(duì)遠(yuǎn)距離位置，目標(biāo)器的張角很小，在追蹤器安裝的攝像機(jī)圖像上，僅為一個(gè)很小的亮點(diǎn)，圖像的絕大部分區(qū)域呈接近像素最低亮度分辨率的黑色.隨著距離逐漸拉近，目標(biāo)器在圖像中所占的比例越來越大，尤其在最近階段(10 m以內(nèi))，隨著相對(duì)距離的減小，目標(biāo)器在圖像中所占區(qū)域會(huì)急速加大，白平衡發(fā)生劇烈變化，在此情況下，若要求航天員準(zhǔn)確判斷目標(biāo)器的相對(duì)姿態(tài)和位置信息，就要求攝像機(jī)必須能夠自動(dòng)調(diào)整好圖像亮度，使航天員能清晰辨識(shí)出整個(gè)目標(biāo)器以及對(duì)接目標(biāo)的局部細(xì)節(jié).

攝像機(jī)在最后靠攏階段的成像質(zhì)量如何，直接影響整個(gè)對(duì)接任務(wù)的成敗.而此時(shí)攝像機(jī)所拍攝的場(chǎng)景更為復(fù)雜，根據(jù)太陽光與航天器相對(duì)位置的不同，可以分為太陽光照射目標(biāo)器或追蹤器兩種情況.

(1)太陽光照射目標(biāo)器

在目標(biāo)器對(duì)接口附近，分布有各種交會(huì)對(duì)接合作目標(biāo)、對(duì)接機(jī)構(gòu)、發(fā)動(dòng)機(jī)、艙口等多種材料、面積、形狀不同的反射物，并且在對(duì)接的最后階段，攝像機(jī)視場(chǎng)將被這些異行體所構(gòu)成的目標(biāo)器充滿.在這些復(fù)雜背景中，十字靶標(biāo)為攝像機(jī)的合作目標(biāo)，用于人控交會(huì)對(duì)接近距離位置的相對(duì)信息判斷，可能被太陽光以不同的角度照射.對(duì)于其他合作目標(biāo)和對(duì)接機(jī)構(gòu)，當(dāng)表面與太陽光呈特定角度時(shí)，有可能形成比較強(qiáng)的反射源.這就要求攝像機(jī)能夠剔除干擾，清晰地識(shí)別出十字靶標(biāo).

(2)太陽光照射追蹤器

為抑制空間環(huán)境的雜光干擾，攝像機(jī)設(shè)計(jì)了一個(gè)比較大的遮光罩.當(dāng)太陽光與攝像機(jī)光軸的夾角較大時(shí)，對(duì)成像效果基本不會(huì)造成影響;但當(dāng)太陽光進(jìn)入攝像機(jī)抑制角內(nèi)，就有可能導(dǎo)致成像效果變差.此時(shí)，需要對(duì)攝像機(jī)的雜光抑制能力進(jìn)行摸底，從而明確能夠?qū)嵤┤丝亟粫?huì)對(duì)接的窗口條件.

1.2 陰影區(qū)工況

在陰影區(qū)，航天器處于一種真空、無光照的環(huán)境，為了能夠?qū)嵤┤丝亟粫?huì)對(duì)接操作，設(shè)計(jì)了兩臺(tái)交會(huì)燈，分別安裝于攝像機(jī)兩側(cè)來照亮目標(biāo).

交會(huì)燈為一組LED發(fā)光陣列，有一定的發(fā)光角，兩臺(tái)燈合成之后也僅能照亮有限的區(qū)域，能夠照亮的最近距離與交會(huì)燈的發(fā)光角及相對(duì)安裝位置有關(guān).在進(jìn)行航天器安裝布局設(shè)計(jì)時(shí)，需考慮上述情況，保證始終能夠照亮靶標(biāo).

另外，交會(huì)燈的光強(qiáng)與太陽光相比要弱得多，并且與相對(duì)距離的平方成反比關(guān)系，距離越遠(yuǎn)的位置光強(qiáng)越弱，有可能出現(xiàn)遠(yuǎn)距離攝像機(jī)無法識(shí)別目標(biāo)的情況.同時(shí)，在陰影區(qū)整個(gè)交會(huì)對(duì)接過程中，交會(huì)燈照到目標(biāo)上的光強(qiáng)始終處于變化狀態(tài)，最大與最小光強(qiáng)相比相差幾個(gè)數(shù)量級(jí)，攝像機(jī)需適應(yīng)上述大范圍的光強(qiáng)變化.

2 調(diào)光算法設(shè)計(jì)

為了在上述光強(qiáng)變化范圍大、反射條件復(fù)雜等空間光照環(huán)境下，攝像機(jī)能夠清晰成像，就需要設(shè)計(jì)足夠智能的調(diào)光算法，對(duì)各種工況快速做出反應(yīng)，保證成像質(zhì)量.

日常生活中所使用的普通數(shù)碼相機(jī)，主要通過調(diào)整光圈口徑大小和快門速度(即曝光時(shí)間)來達(dá)到清晰成像的目的［3］.函數(shù)關(guān)系可以表示為［4］

其中，EV為曝光值，A為光圈大小，T為曝光時(shí)間.

人控交會(huì)對(duì)接用攝像機(jī)，從在軌實(shí)際應(yīng)用的可靠性和產(chǎn)品小型化考慮，不適宜配置可調(diào)整光圈口徑的活動(dòng)部件，能調(diào)節(jié)的僅為曝光時(shí)間.可通過調(diào)光算法的軟件設(shè)計(jì)，控制探測(cè)器的積分時(shí)間及增益，利用電子快門來調(diào)節(jié)曝光時(shí)間，實(shí)現(xiàn)調(diào)光操作.在具體算法實(shí)現(xiàn)上分為自動(dòng)調(diào)光和手動(dòng)調(diào)光兩種方式.

2.1 自動(dòng)調(diào)光算法設(shè)計(jì)

自動(dòng)調(diào)光方式能夠根據(jù)外部光照條件的變化，自動(dòng)調(diào)整探測(cè)器的積分時(shí)間及增益，將圖像調(diào)整至比較適宜的亮度，達(dá)到自動(dòng)曝光的目的.

自動(dòng)調(diào)光算法包括直方圖算法、光子計(jì)數(shù)算法和模糊邏輯算法等，目前工程中常用的為基于直方圖的自動(dòng)調(diào)光算法.基本思想是根據(jù)圖像的亮度直方圖信息計(jì)算當(dāng)前圖像亮度的加權(quán)均值，再將此加權(quán)均值與預(yù)設(shè)參考值比較來輸出曝光控制量，從而實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)的自動(dòng)曝光控制［5］.

這種方法適用于場(chǎng)景亮度均勻，沒有干擾的情況，當(dāng)背景與目標(biāo)的亮度差異較大時(shí)，這種方法不能對(duì)其很好地調(diào)光，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了很多的研究［6-8］.為使該自動(dòng)調(diào)光算法適用于人控交會(huì)對(duì)接攝像機(jī)，本文提出如下3個(gè)方面的改進(jìn)措施:

2.1.1 區(qū)域分割及權(quán)重分配

人控交會(huì)對(duì)接攝像機(jī)的視場(chǎng)一般為幾十度，通過拍攝得到一副一定比例的矩形圖像.而航天器的對(duì)接走廊相對(duì)較小，正常情況下目標(biāo)應(yīng)處于攝像機(jī)視場(chǎng)的中心區(qū)域.

在進(jìn)行加權(quán)均值計(jì)算時(shí)，將圖像進(jìn)行如下圖所示的區(qū)域劃分.其中，中心菱形區(qū)域所占權(quán)重較大，周邊四個(gè)三角區(qū)域所占權(quán)重較小.

核心是將圖像進(jìn)行區(qū)域分割，并在計(jì)算加權(quán)均值時(shí)為各區(qū)域分配特定的權(quán)值，將曝光重點(diǎn)放在用戶感興趣區(qū)域，降低不感興趣區(qū)域所占的比重，達(dá)到優(yōu)化圖像亮度效果的目的.通過上述區(qū)域分割和權(quán)重分配，可以讓調(diào)光操作的針對(duì)性比較強(qiáng)，使目標(biāo)能夠主導(dǎo)整幅圖像的調(diào)光效果.

2.1.2 干擾物剔除策略

最后靠攏段，攝像機(jī)的拍攝對(duì)象為十字靶標(biāo)，靶標(biāo)的十字架和圓盤刻度線涂有白漆，其余的表面涂有黑色消光漆.正常光照條件下，靶標(biāo)圖像不會(huì)出現(xiàn)過亮的情況.為了剔除對(duì)接過程中的雜光干擾，在計(jì)算當(dāng)前圖像亮度加權(quán)均值時(shí)，剔除強(qiáng)反射率的目標(biāo).

同時(shí)，在人控交會(huì)對(duì)接的中、遠(yuǎn)距離，存在大面積的太空黑背景，如果其參與計(jì)算過程，勢(shì)必拉低整幅圖像的加權(quán)均值，而這部分信息對(duì)于目標(biāo)辨識(shí)而言是沒有意義的，也需要在計(jì)算時(shí)剔除.

具體算法實(shí)現(xiàn)時(shí)，可以設(shè)定亮度的上限和下限閾值.在計(jì)算亮度加權(quán)均值時(shí)，如果采集點(diǎn)的亮度超出該閾值區(qū)間便加以舍棄，不參與加權(quán)均值的計(jì)算過程.

2.1.3 變步長調(diào)整方式

為防止調(diào)光前后圖像亮度突變的情況，可采取變步長的調(diào)整方式，根據(jù)當(dāng)前圖像亮度的加權(quán)均值與預(yù)設(shè)參考值的誤差大小分段選取調(diào)光步長，具體計(jì)算公式如下:

其中，Tnew為下一拍曝光時(shí)間，Tnow為當(dāng)前的曝光時(shí)間，Ddes為設(shè)定的參考值，Dmea為當(dāng)前圖像亮度的加權(quán)均值.當(dāng)亮度誤差小于一定值時(shí)，認(rèn)為自動(dòng)曝光調(diào)整到位，否則繼續(xù)進(jìn)行調(diào)整，增加或減少步長.變步長調(diào)整方式，可以使圖像的調(diào)光過程比較柔和，便于航天員觀看.

2.2 手動(dòng)調(diào)光算法設(shè)計(jì)

為了確保在軌交會(huì)對(duì)接時(shí)的攝像機(jī)正常清晰成像，設(shè)計(jì)手動(dòng)調(diào)光方式作為自動(dòng)調(diào)光的備份手段.手動(dòng)調(diào)光是依靠人為操作來調(diào)整攝像機(jī)探測(cè)器的積分時(shí)間和增益，達(dá)到清晰成像的目的.

需要預(yù)先設(shè)定好一定的調(diào)光步長，每操作一次“調(diào)光增”或“調(diào)光減”按鍵，執(zhí)行一次調(diào)光操作.

相比于自動(dòng)調(diào)光算法，手動(dòng)調(diào)光完全決定于人員的操作，機(jī)動(dòng)靈活程度更高.當(dāng)突發(fā)場(chǎng)景靠自動(dòng)調(diào)光無法適應(yīng)時(shí)，可借助手動(dòng)調(diào)光進(jìn)行干預(yù).

3 調(diào)光適應(yīng)性驗(yàn)證方法

充分的地面測(cè)試是產(chǎn)品在軌性能正常的重要保證，因此，在保證設(shè)計(jì)正確的同時(shí)，必須要設(shè)計(jì)全面細(xì)致、合理可行的地面方案進(jìn)行驗(yàn)證［9］.

本次驗(yàn)證主要通過設(shè)備模擬各種空間光照環(huán)境，對(duì)攝像機(jī)的調(diào)光適應(yīng)性進(jìn)行驗(yàn)證.為模擬交會(huì)對(duì)接的場(chǎng)景特點(diǎn)，需建立兩個(gè)大型的目標(biāo)轉(zhuǎn)臺(tái)和追蹤轉(zhuǎn)臺(tái)，分別與目標(biāo)器和追蹤器的對(duì)接面口徑相當(dāng).按照真實(shí)的相對(duì)位置，將合作目標(biāo)、對(duì)接機(jī)構(gòu)等設(shè)備安裝于目標(biāo)轉(zhuǎn)臺(tái)，將攝像機(jī)、交會(huì)燈安裝于追蹤轉(zhuǎn)臺(tái).

3.1 自動(dòng)調(diào)光算法驗(yàn)證

3.1.1 陽照區(qū)

可利用太陽模擬器(簡稱太模)模擬陽照區(qū)的主要照明光源，需保證被照位置處的照度為一個(gè)太陽常數(shù)，交會(huì)燈作為輔助光源處于常亮狀態(tài).

下面分別針對(duì)太陽光照射目標(biāo)器和照射追蹤器兩個(gè)不同的場(chǎng)景來設(shè)計(jì)測(cè)試工況.

3.1.1.1 太陽光照射目標(biāo)器

使太模照射目標(biāo)轉(zhuǎn)臺(tái)，針對(duì)這種情況設(shè)計(jì)具體工況如下:

a)以航天器的軌道條件為輸入，使太陽光以不同角度照射目標(biāo)轉(zhuǎn)臺(tái)，驗(yàn)證這種情況下攝像機(jī)自動(dòng)調(diào)光的適應(yīng)能力;

b)太陽光被追蹤器帆板持續(xù)遮擋，導(dǎo)致十字靶標(biāo)部分被太陽光照亮，驗(yàn)證攝像機(jī)所成靶標(biāo)圖像是否出現(xiàn)亮度不一致情況;

c)太陽光被追蹤器帆板瞬間遮擋并迅速移開，驗(yàn)證此動(dòng)態(tài)過程中攝像機(jī)的快速恢復(fù)能力.

上述幾種工況均無需改變目標(biāo)轉(zhuǎn)臺(tái)和追蹤轉(zhuǎn)臺(tái)的相對(duì)位置關(guān)系.為驗(yàn)證對(duì)接距離由遠(yuǎn)及近過程中，目標(biāo)由小變大的動(dòng)態(tài)效果，設(shè)計(jì)下列工況:

d)太陽光照射目標(biāo)轉(zhuǎn)臺(tái)情況下，使追蹤轉(zhuǎn)臺(tái)按照真實(shí)對(duì)接速度從遠(yuǎn)距離位置逐漸接近目標(biāo)轉(zhuǎn)臺(tái)，驗(yàn)證整個(gè)過程中攝像機(jī)能否適應(yīng)目標(biāo)場(chǎng)景的變化.

3.1.1.2 太陽光照射追蹤器

使太模照射追蹤轉(zhuǎn)臺(tái)，針對(duì)這種情況設(shè)計(jì)具體工況如下:

a)太陽光在攝像機(jī)視場(chǎng)的水平、垂直和兩個(gè)對(duì)角方向進(jìn)行掃描，觀察進(jìn)入和移出時(shí)刻能夠清晰成像的太模與攝像機(jī)的臨界夾角，驗(yàn)證攝像機(jī)的雜光抑制能力;

b)太陽光從十字靶標(biāo)后面投射至攝像機(jī)，造成逆光成像效果，驗(yàn)證在交會(huì)燈的照射下攝像機(jī)逆光成像的能力;

c)太陽光進(jìn)入攝像機(jī)視場(chǎng)并迅速移出，驗(yàn)證攝像機(jī)的快速恢復(fù)能力;

d)太陽光被目標(biāo)器帆板瞬間遮擋并迅速移開，驗(yàn)證此動(dòng)態(tài)過程中攝像機(jī)的快速恢復(fù)能力.

上述幾種工況也無需改變目標(biāo)轉(zhuǎn)臺(tái)和追蹤轉(zhuǎn)臺(tái)的相對(duì)位置關(guān)系.另外，為驗(yàn)證目標(biāo)由小變大的動(dòng)態(tài)效果，設(shè)計(jì)下列工況:

e)太陽光照射追蹤轉(zhuǎn)臺(tái)情況下，使追蹤轉(zhuǎn)臺(tái)按照真實(shí)對(duì)接速度從遠(yuǎn)距離位置逐漸接近目標(biāo)轉(zhuǎn)臺(tái)，驗(yàn)證整個(gè)過程中攝像機(jī)能否適應(yīng)目標(biāo)場(chǎng)景的變化.這個(gè)工況下，太模需跟隨追蹤轉(zhuǎn)臺(tái)一起轉(zhuǎn)動(dòng)，保證追蹤轉(zhuǎn)臺(tái)始終被太陽光照射.

3.1.2 陰影區(qū)

選取避光試驗(yàn)室環(huán)境，并關(guān)閉室內(nèi)所有照明光源來模擬陰影區(qū)工況.針對(duì)這種情況設(shè)計(jì)工況如下:

a)以航天器交會(huì)對(duì)接條件為輸入，使交會(huì)燈以不同角度照射目標(biāo)，驗(yàn)證這種情況下攝像機(jī)自動(dòng)調(diào)光的適應(yīng)能力;

b)在人控交會(huì)對(duì)接最遠(yuǎn)距離位置，置一個(gè)低照度(與攝像機(jī)最低成像閾值相當(dāng))的小目標(biāo)，驗(yàn)證攝像機(jī)對(duì)遠(yuǎn)距離低照度小目標(biāo)的識(shí)別能力;

c)追蹤轉(zhuǎn)臺(tái)按照真實(shí)對(duì)接速度從遠(yuǎn)距離位置逐漸接近目標(biāo)轉(zhuǎn)臺(tái)，這個(gè)過程中光強(qiáng)逐漸增強(qiáng)，驗(yàn)證攝像機(jī)能否適應(yīng)目標(biāo)場(chǎng)景的變化.

3.2 手動(dòng)調(diào)光算法驗(yàn)證

為驗(yàn)證手動(dòng)調(diào)光算法，設(shè)計(jì)具體工況如下:

將一強(qiáng)反射率物體置于攝像機(jī)視場(chǎng)，改變物體與太陽光間的相對(duì)夾角直至產(chǎn)生鬼像，再進(jìn)行手動(dòng)調(diào)光操作，驗(yàn)證手動(dòng)調(diào)光的干預(yù)能力.

4 驗(yàn)證結(jié)果

針對(duì)改進(jìn)后的基于直方圖自動(dòng)調(diào)光算法設(shè)計(jì)的攝像機(jī)，開展調(diào)光適應(yīng)性驗(yàn)證試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明:

(1)當(dāng)太陽光照射目標(biāo)器時(shí)，太陽光以不同角度照射目標(biāo)，攝像機(jī)靠自動(dòng)調(diào)光均能適應(yīng)，成像清晰;當(dāng)靶標(biāo)被太陽光部分照亮?xí)r，攝像機(jī)依靠交會(huì)燈的照射，靶標(biāo)成像清晰;對(duì)于瞬間遮擋的情況，攝像機(jī)圖像能夠迅速恢復(fù)正常;相對(duì)距離由遠(yuǎn)及近的動(dòng)態(tài)接近過程中，攝像機(jī)能夠適應(yīng)目標(biāo)場(chǎng)景的變化.具體成像效果如下圖所示(左為寬視場(chǎng)，右為窄視場(chǎng)):

圖2 太陽光照射目標(biāo)器成像效果Fig.2Imaging effects of the target in sunlight

(2)當(dāng)太陽光照射追蹤器時(shí)，太陽光在雜光抑制角外照射，攝像機(jī)成像清晰;對(duì)于逆光場(chǎng)景，靠交會(huì)燈的照亮攝像機(jī)能夠清晰辨識(shí)目標(biāo);對(duì)于瞬間遮擋的情況，攝像機(jī)圖像能夠迅速恢復(fù)正常;當(dāng)太陽光進(jìn)入攝像機(jī)視場(chǎng)并迅速移出后，圖像能夠快速恢復(fù);相對(duì)距離由遠(yuǎn)及近的動(dòng)態(tài)接近過程中，攝像機(jī)能夠適應(yīng)目標(biāo)場(chǎng)景的變化.具體成像效果如下圖所示(左為寬視場(chǎng)，右為窄視場(chǎng)):

(3)對(duì)于陰影區(qū)工況，交會(huì)燈以不同角度照射目標(biāo)時(shí)，攝像機(jī)靠自動(dòng)調(diào)光均能適應(yīng);對(duì)遠(yuǎn)距離低照度(與閾值相當(dāng))小目標(biāo)，攝像機(jī)能夠識(shí)別;相對(duì)距離由遠(yuǎn)及近的動(dòng)態(tài)接近過程中，攝像機(jī)能夠適應(yīng)目標(biāo)場(chǎng)景的變化.具體成像效果如下圖所示(左為寬視場(chǎng)，右為窄視場(chǎng)).

圖3 太陽光照射追蹤器成像效果Fig.3Imaging effects of the chaser in sunlight

圖4 陰影區(qū)成像效果Fig.4Imaging effects of shadow

(4)靠手動(dòng)調(diào)光操作，可以有效地消除鬼像.具體成像效果如下圖所示(左為調(diào)光前，右為調(diào)光后).

圖5 手動(dòng)調(diào)光效果Fig.5Imaging effects of the manual exposure algorithm

5 結(jié)論

為適應(yīng)人控交會(huì)對(duì)接過程中所面臨的各種復(fù)雜光照環(huán)境，將基于直方圖的自動(dòng)調(diào)光算法進(jìn)行改進(jìn)，并應(yīng)用于作為主要相對(duì)測(cè)量敏感器的攝像機(jī).通過分析陽照區(qū)、陰影區(qū)的光照環(huán)境特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了全面的測(cè)試用例，對(duì)調(diào)光算法進(jìn)行了驗(yàn)證.驗(yàn)證結(jié)果充分說明，基于改進(jìn)后的直方圖自動(dòng)調(diào)光算法，攝像機(jī)能夠快速地適應(yīng)各種復(fù)雜光照條件，滿足在軌使用的要求.

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Design and Experimental Verification of Television Camera’s Exposure Algorithm for Manual Controlled Rendezvous and Docking

GAO Wei，REN Kun，ZHANG Qiang，LIU Zongyu，WANG Zhiyi，LI Ting，YANG Linfang
(Beijing Institute of Control Engineering，Beijing 100094，China)

During manual controlled rendezvous and docking of spacecraft，the space condition of illumination is very complex.As the most important relative measurement sensor，television camera needs to be designed with appropriate exposure algorithm so as to adapt every different condition.The space condition of illumination is analyzed in this paper.Aiming at the characteristic of manual controlled rendezvous and docking，the automatic exposure algorithm is improved based on luminance histogram，and the experimental verification approaches are proposed to prove its efficiency and availability.

rendezvous and docking;television camera; exposure algorithm

V448

A

1674-1579(2016)06-0037-05

10.3969/j.issn.1674-1579.2016.06.007

高偉(1982—)，女，工程師，研究方向?yàn)閷?dǎo)航制導(dǎo)與控制;任焜(1978—)，男，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)閷?dǎo)航制導(dǎo)與控制;張強(qiáng)(1970—)，男，研究員，研究方向?yàn)榭刂评碚撆c控制工程;劉宗玉(1975—)，男，研究員，研究方向?yàn)榭刂评碚撆c控制工程;王志毅(1986—)，男，工程師，研究方向?yàn)榉窒到y(tǒng)技術(shù)設(shè)計(jì);李婷(1975—)，女，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)榉窒到y(tǒng)技術(shù)設(shè)計(jì);楊林芳(1983—)，女，工程師，研究方向?yàn)樽詣?dòng)化控制.

2016-04-21