[发明专利]一种基于背景辨识的自适应空间暗弱星体识别方法

说明书

本发明公开了一种基于背景辨识的自适应空间暗弱星体识别方法，步骤包括：(1)获取连续多帧包含目标的星空图像；(2)对每一帧星图进行背景辨识，提取星空背景中部分恒星信息；(3)分别对背景恒星和疑似目标进行帧间关联；(4)提取星图中背景恒星和疑似目标的运动特征，并根据背景辨识恒星自适应计算目标运动特征识别阈值；该方法以视觉星空图像为基础运用图像识别手段精确提取星点，以恒星识别辨识背景星空中的恒星星点，结合背景恒星和疑似目标的帧间关联关系提取运动特征并自适应计算相关阈值实现空间暗弱星体识别，提高了空间暗弱星体识别的实时性和鲁棒性，可以较好的实现在轨应用。

技术领域

本发明涉及复杂星空背景的弱小目标识别的技术领域，尤其涉及一种基于背景辨识的自适空间暗弱星体识别方法。

背景技术

近年随着世界各国的星座、星链等微小型卫星的发射，空间暗弱星体不断增长。空间暗弱星体的高精度探测技术面临迫切的需求。然而由于地基探测的滞后性难以实时跟踪计算空间暗弱星体的运动轨迹、方位和姿态等信息。同时空间暗弱星体的识别是进行轨迹、方位、姿态等计算的前提。

目前，空间暗弱星体识别的方法主要采用恒星剔除的方式进行空间暗弱星体识别，未能有效利用背景恒星信息。其中专利《201110095824.8》中提到的基于星图匹配的远距离空间运动目标识别，采用三角形星图识别的方式识别恒星目标，需要构建特征星表，存在极大的概率把目标误识别为背景恒星。识别效率较低，且阈值需要人为设定等问题。专利《201911043739.X》同样采用剔除恒星的方式进行空间暗弱星体识别未能有效的利用背景恒星信息，且需要多个经验设定阈值才能完成目标的识别。文章《天基可见光空间暗弱星体检测识别研究》中对空间暗弱星体的识别也采用的是恒星背景抑制剔除的方式进行空间暗弱星体识别，均未涉及本发明提出的基于背景辨识的空间暗弱星体识别方法。另外还有采用能量累积的方法进行空间暗弱星体识别，需要多帧图像进行能量累积，根据星点划线进行空间暗弱星体识别。存在由于运动速度较小或较大时虚警较高或识别率较低、人为经验阈值设定等问题。综上所述，现有空间暗弱星体识别方法存在依赖先验信息、经验阈值、运动速度敏感等问题。

为此，提出了一种基于背景辨识的空间暗弱星体识别方法，不依赖于先验信息且能自适应调整识别阈值，且具有识别率高、虚警率低等优势，大幅提高识别的速度。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提供一种针对天基复杂星空背景的空间暗弱星体识别方法。该方法利用背景辨识方法识别星图背景中的恒星信息，同时结合基准星构建每帧的运动特征向量实现帧间不同类别星点的关联。最后通过提出的自适应运动特征阈值计算方法，得到目标运动特征识别阈值，进而实现空间暗弱星体的识别。从而提高识别率和降低虚警率。

本发明采用的技术方案如下：一种基于背景辨识的自适应空间暗弱星体识别方法，包括如下步骤：

(1)对空间暗弱星体成像，并获取包含目标的序列星空图像I_n。空间暗弱星体是类似于恒星成像特性的远距离弱小目标，采用二维高斯函数描述恒星以及目标的成像特性。

其中u₀，v₀为真实星象中心位置，σ_PSF为高斯半径，表示点扩散函数的能量集中度，I(u,v)为星图，u,v为星图的像素坐标，exp(·)为以e为底的指数函数。