[发明专利]一种基于多帧累加算法的全天时星敏感器星点提取方法

说明书

本发明提供了一种基于多帧累加算法的全天时星敏感器星点提取方法。首先对星敏感器的探测星图进行去噪处理，随后对连续多帧去噪后的星图进行初步叠加操作，并采样图像下采样方式缩小星点信号区域，然后利用种子提取方法确定星点在下采样星图中的位置，采样连通域方法提取星点并对多帧叠加后的星点进行分类，随后计算星点偏移量并校正星点位置，得到多帧累加后的星图，并再次采样连通域方法提取多帧累加后的星点，最后以信噪比作为判据验证提取的星点。本发明星点提取方法适用于信噪比较低的星图，具有星图对比度提升明显、星点定位精度高等优点。

技术领域

本发明涉及星图识别领域，更具体的说，涉及一种基于多帧累加算法的全天时星敏感器星点提取方法。

背景技术

星敏感器是一种高精度的姿态敏感测量仪器，它通过光学系统对星空成像，测量恒星矢量在星敏感器坐标系中的分量，利用已知的恒星精确位置来确定载体相对于惯性坐标系的三轴姿态。一般来说，作为光测设备的星敏感器受背景杂光的影响较大，只能用于外层空间或夜间测星。随着星惯导航技术的发展，对星敏感器的要求也越来越高，兼具夜间和白天测星能力的全天时星敏感器逐渐受到重视。

全天时星敏感器导航技术不仅可用于空间航天器的导航，而且可用于近地面平台导航，例如远程战略轰炸机、临界空间飞行器、军舰等。通过星惯联合制导或者星光制导的方式提升导航的精度和可靠性，进而提高飞机、舰船、导弹等武器系统的战场生存能力。

由于白天恒星受强烈的太阳辐射和大气湍流光学效应的影响，导致恒星目标灰度闪烁变化、质心漂移、恒星的成像信噪比很低。星敏感器难以实现恒星星点的高效提取和高精度能量测量。因此白天星敏感器的探测星数急剧下降，当探测星数降为2颗时，平台的定姿误差急剧增大。全天时星敏感器必须要解决白天测量时信噪比低导致目标提取困难的技术难题。

多帧累加算法利用恒星目标光的相关性和背景噪声光的不相关性特点，通过连续帧的移位叠加，星点的能量增大倍率大于背景噪声光的能量增大倍率，进而提高星图的信噪比，提取出更暗的星点，保证视场内探测到的星数不少于三颗，同时提高星点的定位精度和能量精度，提高星敏感器的定姿精度。

发明内容

为解决星敏感器白天测量时信噪比低导致目标提取困难的问题，本发明提出了一种基于多帧累加算法的全天时星敏感器星点提取方法，可以提高星图信噪比，增加提取星点的数目，同时获取高精度的质心和能量信息。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种基于多帧累加算法的全天时星敏感器星点提取方法，其包含以下步骤：

步骤一：星图去噪；

步骤二：连续星图初步叠加；将n帧连续去噪星图进行像素级叠加，得到累加星图；

步骤三：对步骤二生成的累加星图进行下采样，采样倍率为1：p，得到下采样星图；

步骤四：种子点提取；通过连通域划分以及星点定位算法确定下采样星图中各星点位置(x_i,y_i)；i为星点序号，按照星点亮度降序排列；

与下采样星图中的星点位置(x_i,y_i)相对应的，在累加星图中的星点位置为(px_i,py_i)；(px_i,py_i)为n帧连续星图中第i个星点的中心位置，将其标记为种子点；以种子点的位置(px_i,py_i)为中心创建一个a×a的窗口；此处所述第i个星点表示每一个星点；

步骤五：单帧星图星点提取；通过连通域划分以及星点定位算法，得到待叠加的第k幅星图中各个星点亚像素坐标；

步骤六：星点分类；