第1章緒論 1.1概述 1.2空間目標光學觀測 1.2.1光學觀測基本原理 1.2.2空間目標光學觀測的可視條件 1.3空間目標光學散射性研究現狀 1.3.1空間目標光學散射性的計算研究 1.3.2空間目標光學散射性的實驗測量研究 1.3.3光學觀測設備現狀 1.3.4空間目標光學散射性分析發展概述 第2章空間目標光學散射性的基本理論 2.1輻射度相關理論 2.2空間目標光照情況 2.2.1太陽光照 2.2.2地氣反照光 2.2.3月球反照光 2.3雙向反射分布函數定義及相關理論 2.3.1粗糙面及其分類 2.3.2雙向反射分布函數 2.3.3半球反射率 2.4光學散射截面 2.4.1空間目標光輻射 2.4.2OCS定義和相關理論 2.4.3簡單形狀朗伯體的OCS解析模型 2.4.4空間目標OCS與星等的轉換關系 第3章空間目標表面材質散射性建模 3.1BRDF描述方法及常用模型 3.1.1物理BRDF模型 3.1.2經驗BRDF模型 3.1.3數據驅動BRDF模型 3.2BRDF測量 3.2.1空間目標常用材質 3.2.2BRDF的測量系統——REFLET 180S 3.2.3BRDF的測量原理 3.2.4BRDF的測量步驟和結果 3.2.5測量數據處理與分析 3.3改進馮模型參數反演 3.3.1馮模型改進原理及方法 3.3.2改進模型驗證 3.3.3改進模型有效性驗證 3.4基于Torrance-Sparrow模型的改進BRDF經驗模型 3.4.1基于Torrance-Sparrow模型的模型構建 3.4.2改進五參數模型的模型驗證 第4章空間目標非分辨光學散射性數值模擬技術 4.1空間目標OCS計算原理 4.2OCS計算一般流程 4.3基于OpenGL拾取技術的非分辨光學散射性模擬 4.3.1基本原理 4.3.2計算流程 4.3.3模型校驗 第5章空間目標光學散射性實驗測量 5.1空間目標光學散射性實驗概述 5.2實驗室總體布局 5.3實驗室模擬的幾何映射 5.3.1坐標系統和轉換關系 5.3.2映射變換的初始狀態分析 5.3.3旋轉順序和旋轉角度的確定 5.3.4相鄰時刻四軸轉角確定 5.4實驗觀測數據分析 5.4.1朗伯白板OCS測量和分析 5.4.2模型OCS測量和分析 第6章基于光度性的空間目標運動狀態分析 6.1光度與空間目標運動狀態關聯性分析 6.1.1光度曲線形狀與目標運動狀態的相關性 6.1.2觀測幾何的定義和意義 6.2基于物理模型的運動狀態分析 6.2.1頻譜分析法 6.2.2自相關分析法 6.2.3交殘差法 6.2.4峰值選取的3σ準則 6.3變分模態分解方法 6.4基于DTW的空間目標運動狀態分析 第7章基于光學散射性的空間目標識別與姿態分析 7.1空間目標識別方法概述 7.1.1傳統空間目標識別方法 7.1.2基于機器學的目標識別方法 7.2空間目標姿態描述方式和姿態估計方法 7.2.1姿態描述方式 7.2.2姿態估計方法 7.3基于物理模型的姿態估計方法 7.3.1觀測模型的建立 7.3.2系統方程的建立 7.3.3濾波估計 7.3.4實驗分析 7.4基于GRU網絡的目標識別方法 7.4.1門控循環經網絡 7.4.2基于雙向GRU的目標識別網絡結構設計 7.4.3實驗驗證 7.5基于GRU網絡與SVM的姿態估計算法 7.5.1GRU-SVM模型設計 7.5.2實驗驗證 7.6基于RNN、CNN與MKL的目標識別與姿態估計方法 7.6.1C-RNN識別網絡模型的建立 7.6.2MKL分類器的構建 7.6.3OCS數據的獲取與預處理 7.6.4征提取與模型訓練 7.6.5MKL分類器的目標識別與姿態估計 7.6.6模型性能評估 第8章空間目標光譜散射性分析 8.1空間目標光譜散射性分析概述 8.1.1固體光譜原理 8.1.2空間目標散射光譜點 8.24種常用的光譜反射率模型 8.3空間目標光譜BRDF模型 8.4光譜BRDF模型對非分辨空間目標適用性問題 8.5平均方向-方向光譜反射率模型 8.5.1空間目標常用材質及其散射類型分析 8.5.2方向-方向光譜反射率測量 第9章基于光譜性數據的空間目標材質識別技術 9.1時序光譜線性混合模型 9.2光譜解混歸一化問題 9.2.1NCLS算法 9.2.2合成光譜與評標準 9.2.3合成光譜解混結果分析 9.3基于實驗測量數據的光譜解混研究 9.3.1光譜數據預處理 9.3.2模擬光譜數據處理結果分析 9.4基于CNMF算法的端元提取 9.4.13種常見的NMF算法 9.4.2算法應用中的關鍵問題說明 9.4.3實驗結果分析 第10章空間目標光學圖像性分析 10.1空間目標光學圖像概述 10.2相機成像模型與空間目標位姿表示方式 10.2.1相機成像模型 10.2.2基于光學圖像的尺寸判讀 10.2.3相對位姿到地心慣性系下的轉換 10.3基于天基可見光圖像的位姿估計問題描述與分析 10.3.1問題描述 10.3.2方法分析 10.4基于關鍵點回歸與幾何方法的位姿估計與化方法 10.4.1空間目標的3D重構 10.4.2可評估邊界框可靠性的檢測子網絡 10.4.3可評估關鍵點存在性的2D關鍵點預測子網絡 10.4.4位姿的估計與化 10.5實驗與模型性能評估 10.5.1訓練集與測試集 10.5.2評指標 10.5.3實驗驗證 參考文獻