一种面向在轨服务目标的物理退化感知两阶段三维重建方法及系统 一種面向在軌服務目標的物理退化感知兩階段三維重建方法及系統

本發明公開一種面向在軌服務目標的物理退化感知兩階段三維重建方法及系統，面向衛星延壽、太空碎片清除與在軌裝配維護等任務的近距感知與幾何重建。針對在軌環境下太陽輻照飽和、多層隔熱材料（MLI）鏡面多徑反射、熱致光軸與外參漂移、平台微振動與資料時延等耦合物理退化，導致點雲出現虛警、拖尾、分層與幾何拉伸偽影之問題，方法包括：S1 建構整合軌道動力學引擎、目標三維模型庫、光照熱環境模型與射線追蹤渲染之高保真模擬平台；S2 建立耦合物理退化模型（LiDAR 束散角拖尾、多徑鬼點、walk error，深度相機飽和與立體匹配失效，IMU 姿態誤差，外參熱漂移諧波，雜散光虛警與資料時延）並經誤差注入介面寫入模擬點雲；S3 執行「流形—點」兩階段觀測——階段一於禁入球半徑上以緯度帶球面均勻取樣繞飛，獲得拓撲完整之全域流形點雲，階段二沿安全抵近向量以梯形速度剖面主動逼近，並透過 ICP／Scan-to-Map 配準融合提升局部密度與幾何精度；S4 依太陽幾何對齊因子、輻照飽和風險與觀測距離，在 LiDAR-only 與 LiDAR-Depth 融合模式間自適應切換；S5 執行退化感知重建管線（IMU 插值運動補償、多幀融合、體素降取樣、SOR／ROR 串聯去雜訊，閾值依退化先驗自適應設定）；S6 輸出三維模型並計算 Chamfer 距離、均方根誤差、Z 軸系統偏差與拓撲完整度，形成「建模—觀測—重建—評估」閉環。測試表明重建完整度達 99% 以上、均方根誤差達厘米級，Chamfer 距離較未利用退化先驗之基線降低 60% 以上。