[发明专利]一种星图精确配准方法、装置、计算机设备和存储介质

说明书

本申请涉及一种星图精确配准方法、装置、计算机设备和存储介质。方法包括：通过从待配准星图和参考星图进行星点提取得到对应点集后，计算待配准星图与参考星图星象质心距离，得到待聚类距离矢量，根据待聚类距离矢量的直方图得到粗配准阈值区间，以对待配准星图与参考星图进行粗配准，其中，直方图的间隔由待配准星图和参考星图之间的平移量估计得到；在粗配准的基础上利用最小二乘迭代删除错误和误差较大的配准星点，达到精确配准的目的。本发明方法具有鲁棒性强、实时性好、配准精度高的特点。

技术领域

本申请涉及图像分析技术领域，特别是涉及一种基于聚类和最小二乘迭代估计的星图精确配准方法、装置、计算机设备和存储介质。

背景技术

星图配准是差分法背景恒星抑制环节的最关键技术，其配准精度决定了背景恒星的抑制效果，进而决定了光学图像空间碎片检测效果，因此高精度星图配准是保证弱小空间碎片被有效检测的基础。

首先需要明确的是该发明中的星图配准是一项获取邻帧间对应恒星位置变换关系的技术，其与获取星图中星点与标准星表中对应星点变换关系的星图匹配技术不同。在光学空间碎片监视应用中，望远镜视场内除空间碎片目标外还存在大量背景恒星，背景恒星和空间碎片目标星象相似度高不易辨别，因此背景恒星抑制成为空间碎片目标检测的关键步骤。目前背景恒星抑制主要有标准星表抑制和帧间差分法两类，标准星表抑制法的关键步骤是星图匹配算法，需已知视轴指向，像元角分辨率等先验信息，星图匹配结果仅能够确定恒星在星图上的质心位置信息，缺少恒星形状信息，因此在抑制结果中通常会有部分星象残留，导致虚警，且对于大视场星图因恒星数目众多星图匹配过程计算量较大实时性不高。帧间差分法基于如下先验：正常工作的望远镜邻帧时间间隔短，观测天区绝大部分重叠在一起，且视场内背景恒星视速度基本一致，基于该先验可以应用差分法对重叠区内背景恒星进行抑制。差分法的关键是对帧间恒星进行精确配准，因视场内背景恒星视速度基本一致所以星象也基本一致，因此在精确配准的基础上能够很好的对重叠区内恒星进行抑制，无残留星象问题。

根据可查阅的公开文献可知，目前应用于星图配准的方法主要有相关类：基于灰度相关性的灰度相关法，互信息法，基于频域相位相关性的傅里叶—梅林变换方法；特征匹配类：以星三角为基本单元的钢网图像配准法，基于几何不变量的配准法等。

具体来说基于灰度相关性的灰度相关法和互信息法需要通过搜索获得最优配准参数，计算量较大、精度一般仅能达到像素级，且当恒星比较稀疏时经常存在配准失败的情况；基于频域相位相关的傅里叶—梅林变换法能够直接计算出配准参数，但同样存在计算量大，稀疏星点配准失败情况；以星三角为基本单元的钢网星图配准法需要光学测量系统的设计参数作为先验，其过程同样需要通过搜索获得最优配准参数，其计算量较大，精度难以保证；基于几何不变量的配准法以几何不变量为匹配特征利用其提出的匹配代价函数对星图进行配准，根据其代价函数可知该方法过于依赖几何不变量矢量中的单个元素，在恒星数量很大时容易误匹配。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高星图配准鲁棒性、实时性和配准精度的星图精确配准方法、装置、计算机设备和存储介质。

一种星图精确配准方法，所述方法包括：

获取待配准星图和参考星图，分别得到所述待配准星图星象质心的第一点集，以及所述参考星图星象质心的第二点集；

根据所述第一点集和所述第二点集计算所述待配准星图与所述参考星图星象质心距离，得到待聚类距离矢量；

根据所述待聚类距离矢量得到其对应的直方图，根据所述直方图得到粗配准阈值区间；所述粗配准阈值区间为所述直方图中点数最多的间隔区间；所述直方图的间隔由所述待配准星图和所述参考星图之间的平移量估计得到；

根据所述粗配准阈值区间，将所述待聚类距离矢量中元素值处于所述粗配准阈值区间内的点对筛选出来，得到粗配准成功的待匹配星点和对应的参考星点，分别为第三点集和第四点集；