[发明专利]一种高动态星敏感器像增强器的误差补偿方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及航天测量领域，具体涉及一种高动态星敏感器像增强器的误差补偿方法和装置。

背景技术

星敏感器是一种通过成像系统对恒星进行观测，为空间飞行器提供高精度姿态信息的航天测量仪器。自其出现以来，主要为运动角速度小于0.5度每秒的静态卫星等提供姿态信息。随着航天技术的发展，大量运动角速度大于1度每秒的高动态空间飞行器出现，它们需要实时获取高动态条件下的高精度姿态信息。因此，适用于这类空间飞行器的高动态星敏感器的研发成为星敏感器研究的新热点。

通过选用增强型电荷耦合元件(Intensified Charge Coupled Device，ICCD)、增强型互补金属氧化物半导体(Intensified Complementary Metaloxide Semiconductor，ICMOS)、电子倍增电荷耦合元件(Electron Multiplying Charge Coupled Device，EMCCD)、电子轰击电荷耦合元件(Electron Bombardment Charge Coupled Device，EBCCD)等微光成像器件，高动态星敏感器提高了成像系统灵敏度，缩短了曝光时间，提升了动态性能。

在上述微光成像器件中，ICCD和ICMOS使用像增强器对接收到的微光进行亮度增强。相比其他微光成像器件，使用像增强器的高动态星敏感器具有背景噪声小、体积小且功耗小等优点，但是像增强器内部光阴极、耦合光锥以及微通道板(MircoChannel Plate，MCP)的光纤面板结构会在复丝束压合和拉伸时产生严重的形变，这种形变引起的质心定位误差称为像增强器误差。

为了减小像增强器误差，需要进行误差补偿。在基于像增强器的X光成像系统方面，人们已经提出一些能够补偿像增强器误差的方法。然而，这些方法不适用于星敏感器，原因在于，首先，上述方法只是针对X光成像系统方面的误差补偿，而对于其他频率的光成像系统的误差补偿方案还没有提出；其次，上述方法是将仪器外部安装误差、光学系统误差以及像增强器误差耦合在一起而不做分离，使得补偿后测试精度仍然较差，另外，误差的耦合还将导致内外参数求解不准；第三，上述方法通过复杂多项式和插值计算对靶标点逐个像素进行灰度重建，补偿效率较低。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种高动态星敏感器像增强器的误差补偿方法和装置，能够快速准确的补偿像增强器误差，提高高动态星敏感器的测试精度。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种高动态星敏感器像增强器的误差补偿方法，该方法包括：

图像采集装置采集靶标成像图像；所述图像采集装置包括光源、靶标、去除光学镜头的高动态星敏感器和平台基座；所述靶标与去除光学镜头的高动态星敏感器的输入端面贴合；光源的光线方向与所述去除光学镜头的高动态星敏感器的视轴平行；所述去除光学镜头的高动态星敏感器位于平台基座上，其视轴垂直于平台基座；

建立像增强器成像模型，根据所述成像模型建立靶标质心位置与像增强器误差的映射关系，根据所述映射关系对星点的质心位置进行误差补偿。

上述方案中，所述建立像增强器成像模型包括：

在靶标平面建立靶标坐标系，在成像图像平面建立图像坐标系，在图像坐标系下建立无形变情况下的靶标点成像位置模型；

建立理想线性形变模型和非线性形变模型，根据所述理想线性形变模型、非线性形变模型和无形变情况下的靶标点成像位置模型，在图像坐标系下建立有形变情况下的靶标点成像位置模型。

上述方案中，所述根据所述成像模型建立质心位置与像增强器误差的映射关系包括：

根据所述有形变情况下靶标点在图像坐标系下的成像位置模型采用最小二乘优化算法获得像增强器误差，根据所述像增强器误差建立质心位置与像增强器误差的映射关系。

上述方案中，所述根据所述映射关系对星点的质心位置进行误差补偿之前，该方法还包括：

将所述靶标成像图像中的各靶标点进行排序，按顺序获得各靶标点的质心位置。

上述方案中，所述根据所述映射关系对星点的质心位置进行误差补偿为：

根据所述映射关系采用插值三角形方法获得所述星点的质心的像增强器误差，根据所述星点的质心的像增强器误差获得所述星点质心的误差补偿位置。

本发明还提供了一种高动态星敏感器像增强器的误差补偿装置，所述误差补偿装置包括图像采集装置和数据处理装置；其中，