Perceiving the three-dimensional (3D) structure of the spacecraft is a prerequisite for successfully executing many on-orbit space missions, and it can provide critical input for many downstream vision algorithms. In this paper, we propose to sense the 3D structure of spacecraft using light detection and ranging sensor (LIDAR) and a monocular camera. To this end, Spacecraft Depth Completion Network (SDCNet) is proposed to recover the dense depth map based on gray image and sparse depth map. Specifically, SDCNet decomposes the object-level spacecraft depth completion task into foreground segmentation subtask and foreground depth completion subtask, which segments the spacecraft region first and then performs depth completion on the segmented foreground area. In this way, the background interference to foreground spacecraft depth completion is effectively avoided. Moreover, an attention-based feature fusion module is also proposed to aggregate the complementary information between different inputs, which deduces the correlation between different features along the channel and the spatial dimension sequentially. Besides, four metrics are also proposed to evaluate object-level depth completion performance, which can more intuitively reflect the quality of spacecraft depth completion results. Finally, a large-scale satellite depth completion dataset is constructed for training and testing spacecraft depth completion algorithms. Empirical experiments on the dataset demonstrate the effectiveness of the proposed SDCNet, which achieves 0.25m mean absolute error of interest and 0.759m mean absolute truncation error, surpassing state-of-the-art methods by a large margin. The spacecraft pose estimation experiment is also conducted based on the depth completion results, and the experimental results indicate that the predicted dense depth map could meet the needs of downstream vision tasks.


翻译:观测航天器的三维(3D)结构是成功执行许多在轨空间飞行任务的先决条件,它可以为许多下游视觉算法提供关键投入。 在本文中,我们提议使用光探测和测距传感器(LIDAR)以及单望远镜来感应航天器的三维结构。为此,还提议利用航天器深度补充网络(SDCNet)来恢复以灰色图像和稀薄深度地图为基础的密度深度图。具体地说,SDCNet将物体级航天器深度完成任务分解成地表分层亚任务和地表深度完成亚任务,从而为许多下游视觉算法提供关键投入。首先将航天器区域分成一部分,然后在分层地面区域进行深度完成。在本文中,我们提议使用光探测和测距传感器深度完成背景的背景干扰。此外,基于关注的特征融合模块可以汇总不同投入之间的补充信息,由此推导出沿频道的不同特征与空间层面的相联。此外,还提议用四度来评估物体级深完成性深度性完成性工作,这可以更不直视地反映航天器深度深度深度深度深度的深度的深度,然后对航天器深度进行深度深度的深度深度的深度的深度的深度的深度完成数据的深度。最后,通过测量测量测测测测测测测测测测测测测测测测测测测测测测测测算数据。

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