[发明专利]一种星敏感器抗杂散光星点提取方法

权利要求书

1.一种星敏感器抗杂散光星点提取方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、建立杂散光在星敏感器中的曲面成像模型；

步骤S2、利用泰勒展开公式确定杂散光曲面成像模型的描述函数，并给出求解方法，得到曲面参数的闭合解；

步骤S3、确定像素的邻域范围，利用邻域构建星点的局部区域，并在邻域上设计滤波矩阵，遍历图像中每一个像素位置，利用其邻域内像素信息估计杂散光曲面参数；

步骤S4、计算杂散光在单个像素上的能量强度；

步骤S5、遍历图像获得杂散光在整幅图像中能量强度，得到杂散光成像的背景；

步骤S6、获取去杂散光背景的图像，然后提取星点像素估计星点质心。

2.根据权利要求1所述的一种星敏感器抗杂散光星点提取方法，其特征在于，步骤S1中，在杂散光干扰下，星敏感器中曲面成像模型建立为：

I_i＝S_i+B_i+N_i

其中，I_i、S_i、B_i和N_i分别表示第i个像素上的测量值、恒星能量强度、杂散光能量强度和噪声强度。

3.根据权利要求2所述的一种星敏感器抗杂散光星点提取方法，其特征在于，将杂散光在星敏感器中的成像图像建模成局部区域内的2次曲面，曲面公式为：

F(x,y)＝a·x²+b·y²+c·xy+d·x+e·y+f

其中，(a,b,c,d,e,f)为曲面的参数。

4.根据权利要求1所述的一种星敏感器抗杂散光星点提取方法，其特征在于，步骤S2中，图像中某像素的信息由该像素附近的像素信息描述，对于图像中像素(x₀,y₀)存在有如下关系：

其中，h＝x-x₀，k＝y-y₀；

在泰勒展开公式中忽略无穷小量，所得B(x,y)函数作为杂散光曲面成像模型的描述函数：

B(x,y)≈a·x²+b·y²+c·xy+d·x+e·y+f＝F(x,y)

其中，

利用如下公式得到杂散光曲面模型的参数：

其中，

参数θ＝(a,b,c,d,e,f)

Ω表示位于星点图像背景区域的像素的邻域；

根据检测估计理论，式子表示了在对噪声最大似然估计意义下对杂散光能量强度的最优估计；

通过如下公式获得杂散光能量的最优参数：

5.根据权利要求1所述的一种星敏感器抗杂散光星点提取方法，其特征在于，步骤S3中，滤波矩阵为：

其中，l和r分别决定滤波矩阵中确定的局部区域范围和掩膜长度。

6.根据权利要求1所述的一种星敏感器抗杂散光星点提取方法，其特征在于，步骤S4中，杂散光在像素(x₀,y₀)处的曲面模型为：

B(x₀,y₀)＝a*M_x²+b*M_y²+c*M_xM_y+d*M_x+e*M_y+f

获得星点像素位置，由步骤S3确定星点邻域像素灰度值，代入步骤S2中，获得杂散光曲面模型参数，由以下公式估计出杂散光在该像素上的能量强度：

其中，(x_M,y_M)表示滤波矩阵中心元素位置，x_M＝l+1，y_M＝l+1。

7.根据权利要求1所述的一种星敏感器抗杂散光星点提取方法，其特征在于，步骤S6中，通过图像减运算从原始图像减掉步骤S5确定的杂散光背景，得到去杂散光背景的图像，然后通过阈值法和星点最小像素个数要求提取出星点：

本发明面对的是低动态情况下杂散光干扰问题，通常星点最小像素个数可设为5。阈值T表示为：

星点质心由下式获得：