一种基于激光雷达强度-几何融合的航天器表面材料识别方法及系统 一種基於 LiDAR 強度－幾何融合的太空器表面材料識別方法及系統

本發明公開一種基於 LiDAR 強度－幾何融合的太空器表面材料識別方法及系統，面向在軌巡檢、自主抓取、避障規劃與熱控接觸約束判定等任務。針對太空器結構件在米級感知距離下幾何同質、僅憑三維形狀難以區分材料，且外覆塗層存在強鏡面反射、低反照率與多層背散射等複雜光學特性之痛點，方法包括：S1 以固態 LiDAR 掃描獲取含三維座標與原始回波強度的點雲序列；S2 依感興趣區域（ROI）裁剪並依時間窗 W 合併連續幀；S3 對逐回波強度執行距離－入射角校正（I_corr = I_raw·d²/cosθ）與正規化，並產生有效性遮罩，保留掠射角下的空回波槽位；S4 以 20 cm 塊、10 cm 步長空間分塊並以最遠點取樣重新取樣；S5 建構五維逐點特徵（質心中心化座標、正規化強度、有效性遮罩）與六維全域特徵（有效點數量對數、有效點比例、強度均值／標準差、正規化距離與入射角先驗）；S6 輸入點雲深度網路輸出六類材料機率；S7 經時間窗級機率平均與逐點加權融合，以 argmax 產生材料類別圖及置信度。可識別多層隔熱材料（MLI）、碳纖維複合材料（CFRP）、黑陽極氧化鋁、太陽翼、裸鋁合金及白漆鋁。地面暗室驗證：融合正規化強度後全工況 patch 級準確率約 92.62%（僅座標基線約 90.45%），於 3 m×60° 掠射角下仍保持約 86.77%，recording 級未出現整條誤判。