[发明专利]一种星敏感器抗杂散光星点提取方法

说明书

本发明公开一种星敏感器抗杂散光星点提取方法，包括以下步骤：构建杂散光在局部区域内的曲面成像模型，给出曲面模型的描述函数和曲面参数的闭合解；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；根据曲面参数信息确定杂散光在每一个像素位置上的能量强度，得到杂散光背景图像；通过图像减运算得到去杂散光的星点图像，在此图像上检测和提取星点。本发明实现了杂散光干扰下星点提取，可有效抵抗杂散光的干扰，能增加杂散光干扰下星点检测到的数目和星点质心定位精度，可提升星敏感器在杂散光干扰下的姿态解算精度和可靠性，最终提升星敏感器在杂散光干扰下的性能。

技术领域

本发明属于星敏感器技术领域，具体涉及一种星敏感器抗杂散光星点提取方法。

背景技术

太阳、月光、地气光、空间碎片反射的光及测试环境周围的光等杂散光照射进星敏感器，其能量使星点图像的背景灰度值增大。由于杂散光来源种类繁多，杂散光在星敏感器中所成的像多种多样，这会影响星点提取效果，提取的星点会出现数目少和质心精度差等情况，会影响星敏感器姿态解算的精度和可靠性。因此，解决杂散光干扰下星点提取问题，是星敏感器在杂散光干扰下高精度高可靠姿态的需要，也是保障星敏感器在杂散光干扰下正常工作的要求之一。

基于阈值的方法和基于星点形状的方法是目前星敏感器领域常见的抗杂散光星点提取方法。基于阈值的方法利用星点图像估计的阈值来提取星点，基于星点形态的方法根据星点在杂散光图像中表现的形状特征来提取星点。但是这两种方法在面对复杂的杂散光成像图像时会出现星点检测不到或者误检测到“假星”的情况，这会影响姿态输出结果。

发明内容

为解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种星敏感器抗杂散光星点提取方法。

为实现上述目的，达到上述技术效果，本发明采用的技术方案为：

一种星敏感器抗杂散光星点提取方法，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参数，并给出求解方法；

步骤S3、确定像素的邻域范围，构建滤波矩阵；

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、获得去杂散光背景的图像，然后提取星点像素估计星点质心。

进一步地，步骤S1中，杂散光照射进星敏感器中的示意图如图1所示。杂散光干扰下，图像的成像模型可以表示为：

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。

步骤S1中，杂散光光源通常距离星敏感器较近，在星敏感器中成像成一个直径比星点光斑直径大的光斑。由于星敏感器成像能力有限，且杂散光在遮光罩内壁的反射会加剧杂散光成像的复杂性。因此，很难利用星敏感器测量结果建立杂散光的描述函数。考虑到在星敏感器成像过程中，相邻位置的背景光亮度具有强相关性，在位置横纵坐标及亮度构成的三维空间中通常呈光滑、平缓的曲面。本文将杂散光建模成局部区域内的曲面，表示如下：

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。