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Towards Robust 6D Pose Tracking for On-Orbit-Servicing with Learned Segmentation and Motion Priors

Reichert, Anne Elisabeth und Ulmer, Maximilian und Piccinin, Margherita und Eklund, Daniel und Haglund, Harald und Schenk, Daniel und Durner, Maximilian und Triebel, Rudolph (2026) Towards Robust 6D Pose Tracking for On-Orbit-Servicing with Learned Segmentation and Motion Priors. In: 2026 IEEE Aerospace Conference, AERO 2026. IEEE. 2026 IEEE Aerospace Conference, 2026-03-07 - 2026-03-14, Big Sky, MT, USA. doi: 10.1109/AERO66936.2026.11519910. ISBN 979-833157360-7. ISSN 1095-323X.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich
3MB

Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/11519910

Kurzfassung

In this work, we present a robust camera-based approach for tracking the 6D pose of satellites. We build our work on a popular, state-of-the-art visual pose tracker, developed for terrestrial applications. We first analyze its performance and limitations on two novel satellite pose estimation datasets - created with a high-fidelity path-tracing simulator and a real hardware-in-the-loop facility revealing key failures due to inadequate signal from grayscale data, silhouette degradation under orbital lighting, and ambiguities from object symmetries. To overcome these challenges, we introduce two extensions to the core tracking method. First, we use motion priors to constrain the pose optimization, which increases tracking robustness and can mitigate symmetry-induced pose ambiguities. Second, we integrate learning-based image segmentation to handle severe visual variability. This is achieved through Bayesian fusion of classical intensity histograms and learned confidences, extending the formulation to be highly resilient to extreme illumination changes. We evaluate the efficacy of our extensions through comprehensive testing on numerous sequences of varying difficulty, drawn from both rendered and real simulated data. The results demonstrate that our adapted framework provides accurate and reliable 6D pose tracking, showcasing its significant potential to enable safer and autonomous robotic operations for future space missions.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/224944/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Towards Robust 6D Pose Tracking for On-Orbit-Servicing with Learned Segmentation and Motion Priors
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Reichert, Anne ElisabethAnne.Reichert (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0005-3980-983X220863612
Ulmer, Maximilianmaximilian.ulmer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0008-3807-639X220863613
Piccinin, MargheritaMargherita.Piccinin (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4578-2942220863614
Eklund, DanielLund UniversityNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Haglund, HaraldLund UniversityNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schenk, DanielUniversity of the BundeswehrNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Durner, MaximilianMaximilian.Durner (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Triebel, RudolphRudolph.Triebel (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:22 Mai 2026
Erschienen in:2026 IEEE Aerospace Conference, AERO 2026
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.1109/AERO66936.2026.11519910
Verlag:IEEE
ISSN:1095-323X
ISBN:979-833157360-7
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Modeling, Satellites, Tracking, Cameras, Gray-scale, Sequential analysis, Lighting, Pose estimation
Veranstaltungstitel:2026 IEEE Aerospace Conference
Veranstaltungsort:Big Sky, MT, USA
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:7 März 2026
Veranstaltungsende:14 März 2026
Veranstalter :IEEE
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Robotik
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R RO - Robotik
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - RICADOS++ [RO]
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Perzeption und Kognition
Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013)
Hinterlegt von: Reichert, Anne Elisabeth
Hinterlegt am:16 Jul 2026 11:42
Letzte Änderung:16 Jul 2026 11:42

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