[发明专利]一种快速宽灰度星斑灰度分配方法及装置

说明书

本发明涉及一种快速宽灰度星斑灰度分配方法及装置，属于半实物仿真技术领域，解决了现有的方法无法实现符合点光源特性、高对比度星等的星斑灰度分配的问题。方法包括：基于星斑分布和星斑灰度获得星斑灰度分布，并对星斑灰度分布进行离散化得到第一星斑灰度矩阵；执行下述循环过程，直至溢出像元个数为零时，对应得到第二星斑灰度矩阵，所述循环过程包括：基于第一星斑灰度矩阵得到溢出矩阵和溢出像元个数，并基于溢出矩阵和溢出像元个数得到溢出像元总灰度；基于溢出像元总灰度计算得到补偿灰度矩阵，并将补偿灰度矩阵叠加至第一星斑灰度矩阵，得到第三星斑灰度矩阵。实现了任意灰度、任意截断大小的星斑灰度分配。

技术领域

本发明涉及半实物仿真技术领域，尤其涉及一种快速宽灰度星斑灰度分配方法及装置。

背景技术

在天文导航测量中，星斑的观测质量一直是影响导航精度的重要因素之一。星斑的观测量中包含星斑的质心位置、星斑的绝对星等以及星斑的单星张角等重要信息，这些信息共同的决定了星图识别匹配的成功率和星点位置计算的准确率，继而决定了导航的精度。

星敏感器逐步提高探测能力，提升星等的观测宽度，从而提高自身的定姿准确性、稳定性和连续性。为了适应星敏感器的能力提升，为星敏感器模拟观测提供更具真实性的模拟观测条件，星模拟器的宽星等模拟能力也成为了其能力提升中的重要一环。对应星光的恒星星等，星模拟器通过改变像平面像元的灰度完成相应星光星等的表现。星斑模拟成像设备无论是液晶显示器(LCD)、液晶光阀(TFT_LCD)、数字光处理器(DLP)还是硅基液晶(Lcos)，均受到分辨率和对比度两个主要参数的制约，其中分辨率代表着位置精度、而对比度即是灰度表现力的体现。

目前的成像设备基本采用8位灰度模式进行成像，其灰度模拟范围为256，单像元仅能够实现6个相对星等的模拟，多像元模拟则存在以下两个问题，一是在点光源特性分配下不具备宽灰度分配能力，二是在宽灰度模拟时采用均匀分配，未考虑星斑的点光源特性，同时星敏感器在进行星点提取的过程中会对星斑的大小进行截断，并不是所有星斑占据的像元都会成为星敏感器的计算来源，因此亟需提出一种快速宽灰度星斑灰度分配方法。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种快速宽灰度星斑灰度分配方法及装置，用以解决现有的方法无法实现符合点光源特性、高对比度星等的星斑灰度分配的问题。

一方面，本发明实施例提供了一种快速宽灰度星斑灰度分配方法，包括下述步骤：

基于星斑分布和星斑灰度获得星斑灰度分布，并对所述星斑灰度分布进行离散化得到第一星斑灰度矩阵；

执行下述循环过程，直至溢出像元个数为零时，对应得到第二星斑灰度矩阵，所述循环过程包括：

基于所述第一星斑灰度矩阵得到溢出矩阵和溢出像元个数，并基于所述溢出矩阵和溢出像元个数得到溢出像元总灰度；基于所述溢出像元总灰度计算得到补偿灰度矩阵，并将所述补偿灰度矩阵叠加至第一星斑灰度矩阵，得到第三星斑灰度矩阵。

进一步，所述星斑灰度分布计算公式为：

上式中，f(A,r,δ)表示星斑灰度分布，A表示星斑灰度，r表示分布位置，δ表示分布协方差，f(r,δ)表示r处分布的灰度。

进一步，所述第一星斑灰度矩阵计算公式为：

上式中，表示第一星斑灰度矩阵，表示星斑灰度分布f(A,r,δ)对应的离散值，round()表示取整函数，p表示星斑截断像元宽度，且满足p²·2⁸＞A。

进一步，所述溢出矩阵计算公式为：

上式中，为溢出矩阵；