[发明专利]一种高精度亚像素模拟星图以及亚像素提取方法

权利要求书

1.一种高精度亚像素模拟星图以及亚像素提取方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)输入星敏感器CCD相机内参，以及相机视轴所在位置；

(2)读取SAO星表文件或其他星表文件，进行遍历星表，根据视轴所在视场的大小从星表中筛选视场内恒星，并储存筛选所获得的恒星的相关数据；

(3)根据CCD针孔相机模型成像原理，构建投影数学模型，将世界坐标系中的三维点状目标投影到二维点，由天文学中常用的天球赤道坐标系变换到空间直角坐标系，再由空间直角坐标系投影到星敏感CCD相机成像坐标系，最后变换为计算机识别的像素坐标系；

(4)进行图像数字化处理，为实现星点的亚像素显示，根据二维高斯数学模型模拟星点光斑成像，为表示质心偏移程度，将各像素轴方向的误差与二维高斯模型联立，最后将光斑内像素的灰度值与星等值进行线性关联；

(5)为达到模拟真实CCD星敏感器成像，给仿真星图添加高斯噪音，模拟环境的干扰，添加椒盐噪点，模拟因随机信号的干扰而产生的噪声；

(6)随机视轴测试成像结果，通过亚像素级别的质心提取并对视场内任意两恒星进行星间角距误差分析；

(7)建立双星角距计算目标函数，更改分辨率，迭代计算双星角距误差，选择最合适星敏感器CCD相机分辨率；

(8)自适应灰度阈值分割，采集边缘像素灰度值，获取自适应的灰度阈值，去除伪星和由于噪声引起的随机误差；

(9)对星图进行自适应灰度阈值分割后，进行星点提取，自适应阈值分割后的星图，信噪比低，使用连通域法，能够更加准确提取星点光斑的像素坐标；

(10)将提取出来的星点光斑的像素坐标以及灰度值，进行拟合计算，获得初步的含有较低误差的星点光斑质心坐标；

(11)质心提取所得坐标计算值，对映射坐标与真实坐标进行误差分析，显示弥补后的质心坐标与实际坐标之间的误差精度小于1/20Pixel，实现亚像素提取；将计算后的质心坐标根据双星角距计算公式进行计算，得到的星间角距误差，结果小于1″，满足星图模拟提取的精度需求。

2.根据权利要求1所述的一种高精度亚像素模拟星图以及亚像素提取方法，其特征在于，步骤(2)中所述的恒星的相关数据包括赤经、赤纬以及星等。

3.根据权利要求1所述的一种高精度亚像素模拟星图以及亚像素提取方法，其特征在于，步骤(4)中所述的灰度与星等值的线性关联的关联公式为：

A_i＝k×(m_max-m_i)+A_min

其中A为灰度值与m为星等。

4.根据权利要求1所述的一种高精度亚像素模拟星图以及亚像素提取方法，其特征在于，步骤(5)中所述的环境的干扰包括外部光照，所述的随机信号的干扰而产生噪声包括电阻引起的热噪声、光子噪声。

5.根据权利要求1所述的一种高精度亚像素模拟星图以及亚像素提取方法，其特征在于，步骤(6)中所述的角距误差分析的计算公式为：

式中，(x₁,y₁),(x₂,y₂)分别为两星点的图像坐标，f为焦距，s为单位像素值。

6.根据权利要求1所述的一种高精度亚像素模拟星图以及亚像素提取方法，其特征在于，步骤(7)中所述的建立双星角距计算目标函数，(θ-θ′)作为目标函数，CCD相机像元N作为优化结果，优化最适分辨率。

7.如果角度θ≈θ′，则能够得到恒星在星敏感器CCD相机相平面内正确的投影。一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一项所述的一种高精度亚像素模拟星图以及亚像素提取方法。

8.一种计算机设备，包括储存器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-6中任一项所述的一种高精度亚像素模拟星图以及亚像素提取方法。