[发明专利]一种基于调制的定心方法和系统

说明书

本发明公开了一种基于调制的定心方法和系统，该方法包括：将探测器固定在一个多自由度位移平台上，使点光源在探测器像面上成像；在多自由度位移平台上施加x方向和y方向的位移调制，使多自由度位移平台在x方向和y方向运动；其中，探测器随多自由度位移平台的运动而运动；获取多自由度位移平台运动过程中的若干帧图像；根据获取的若干帧帧图像，解算得到若干个光斑平均中性位置；对解算得到的若干个光斑平均中性位置进行圆周拟合，得到圆周拟合结果；根据圆周拟合结果，得到圆心位置，即探测器无调制状态下像面上光斑的静止中心位置。本发明降低了随机误差和系统误差，提高了定心精度。

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，尤其涉及一种基于调制的定心方法和系统。

背景技术

科学级的光学图像探测器如CCD或CMOS APS等，作为主流光学图像转换成电子信号的设备，广泛地应用于天文学、生物学，紫外成像，电力线检测，夜视成像，低光安全等科学研究中。当前空间任务中，卫星、洲际战略导弹、宇航飞船等航空航天飞行器为了自身姿态确定和控制，以及特定任务的光轴指向或目标指向，绝大多数采用星敏感器等运用光学图像探测器的姿态敏感器。

定心是指在约定的中心定义条件下，对像斑中心进行高精度定位，这是天体测量、显微成像、深空探测等多领域的基本问题。研究成像过程中光斑的定心方法，是实现高精度探测器标定和提升姿态敏感器测量精度的基础。现有技术主要包括质心法、阈值质心法以及参数估计等方法，这些方法都是基于静态光斑的定心方法研究，其中的随机误差和系统误差制约了定心精度。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种基于调制的定心方法和系统，降低了随机误差和系统误差，提高了定心精度。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种基于调制的定心方法，包括：

将探测器固定在一个多自由度位移平台上，使点光源在探测器像面上成像；

在多自由度位移平台上施加x方向和y方向的位移调制，使多自由度位移平台在x方向和y方向运动；其中，探测器随多自由度位移平台的运动而运动；

获取多自由度位移平台运动过程中的若干帧图像；

根据获取的若干帧帧图像，解算得到若干个光斑平均中性位置；

对解算得到的若干个光斑平均中性位置进行圆周拟合，得到圆周拟合结果；

根据圆周拟合结果，得到圆心位置，即探测器无调制状态下像面上光斑的静止中心位置。

在上述基于调制的定心方法中，获取多自由度位移平台运动过程中的若干帧图像，包括：

在多自由度位移平台运动的n+1个步长过程中，多自由度位移平台每运动一个步长，探测器曝光m次；则共计得到(n+1)*m帧图像。

在上述基于调制的定心方法中，根据获取的若干帧帧图像，解算得到若干个光斑平均中性位置，包括：

对于第1个步长中的m帧图像：解算得到每一帧图像上光斑的中心位置(x₁₁,y₁₁)、(x₂₁,y₂₁)、...、(x_m1,y_m1)，对(x₁₁,y₁₁)、(x₂₁,y₂₁)、...、(x_m1,y_m1)进行平均，得到第1个光斑平均中性位置(x₁,y₁)；