[发明专利]一种多路输出图像传感器的星敏感器实时提取星像坐标方法

摘要

本发明提出一种图像传感器多路输出的星敏感器实时提取星像质心方法，该方法在提取恒星星像坐标过程中，首先判断该恒星星像是否在子星图的边沿，如果不是在子星图的边沿，直接采用重心法计算相应的星像坐标；如果是在子星图的边沿，在提取恒星星像坐标过程中不但保存恒星星像灰度值，而且保存该恒星星像的边沿信息，最后根据这些边沿信息判断哪些恒星星像所有像元分布在两个子星图，然后对像元分布在两个子星图的恒星星像采用重心法计算相应的恒星星像坐标。本方法具有更好的实时性，提高了星敏感器的数据更新率，进一步提高了星敏感器的动态性能。

主权项

一种多路输出图像传感器的星敏感器实时提取星像坐标方法，以星图按列方向平均地分为m块，m≥3，其中从左到右的图像分别为第A₁，A₂，…，A_m块子星图，其特征在于，步骤如下：(1)读取像元的坐标和灰度值，利用该像元的坐标判断，如果该像元属于第A₁块子星图，跳转到第2步；如果该像元属于第A₂块子星图，跳转到第4步；如果该像元属于第A_k(3≤k≤m‑1)块子星图，跳转到第7步；如果该像元属于第A_m块子星图，跳转到第8步；(2)采用重心法从第A1块子星图中获取所有恒星星像坐标，如果该恒星星像位于第A₁块子星图的中间，保存该恒星星像坐标；如果该恒星星像位于第A₁块子星图的右边边沿，跳到第3步；(3)保存该恒星星像的$\underset{x=1}{\overset{n_{x2}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{y=1}{\overset{n_{y2}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{xI}}^{\′}(x,y),\underset{x=1}{\overset{n_{x2}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{y=1}{\overset{n_{y2}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{yI}}^{\′}(x,y),\underset{x=1}{\overset{n_{x2}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{y=1}{\overset{n_{y2}}{\mathrm{\Σ}}}{I}^{\′}(x,y),$恒星星像横坐标最大值(即最右一列)所有纵坐标Y₂＝{Y₂₁，Y₂₂，…，Y_2n2}，其中n_x2，n_y2表示星像弥散斑尺寸n_x2×n_y2，Y₂₁＜Y₂₂，＜…＜Y_2n2，n2表示恒星星像弥散斑在第A₁块子星图内最右一列亮点数；(4)采用重心法从第A₂块子星图中获取所有恒星星像坐标，如果该恒星星像位于第A₂块子星图的中间，不进行任何操作；如果该恒星星像位于第A₂块子星图的左边边沿，跳到第5步；如果该恒星星像位于第A₂块子星图的右边边沿，跳到第6步；(5)保存该恒星星像的$\underset{x=1}{\overset{n_{x2}^{\′}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{y=1}{\overset{n_{y2}^{\′}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{xI}}^{\′}(x,y),\underset{x=1}{\overset{n_{x2}^{\′}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{y=1}{\overset{n_{y2}^{\′}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{yI}}^{\′}(x,y),\underset{x=1}{\overset{n_{x2}^{\′}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{y=1}{\overset{n_{y2}^{\′}}{\mathrm{\Σ}}}y{I}^{\′}(x,y),$恒星星像横坐标最小值，即最左一列所有纵坐标Y′₂＝{Y′₂₁，Y′₂₂，…，Y′_2n2′}，其中其中n′_x2，n′_y2表示星像弥散斑尺寸n′_x2×n′_y2，Y′₂₁＜Y′₂₂，＜…＜Y′_2n2′，n2′表示恒星星像弥散斑在第A₂块子星图内最左一列亮点数；(6)保存该恒星星像的$\underset{x=1}{\overset{n_{\mathrm{xk}}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{y=1}{\overset{n_{\mathrm{yk}}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{xI}}^{\′}(x,y),\underset{x=1}{\overset{n_{\mathrm{xk}}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{y=1}{\overset{n_{\mathrm{yk}}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{yI}}^{\′}(x,y),\underset{x=1}{\overset{n_{\mathrm{xk}}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{y=1}{\overset{n_{\mathrm{yk}}}{\mathrm{\Σ}}}{I}^{\′}(x,y),$恒星星像横坐标最大值，即最右一列所有纵坐标Y_k＝{Y_k1，Y_k2，…，Y_knk}，其中n_xk，n_yk表示星像弥散斑尺寸nk×n_yk，Y_k1＜Y_k2，＜…＜Y_knk，nk表示恒星星像弥散斑在第A₂块子星图内最右一列亮点数；(7)重复第4步到第6步，采用同样的方法获取第A_k(3≤k≤m‑1)块子星图的所有恒星星像坐标；(8)采用重心法从第A_m块子星图中获取所有恒星星像坐标，如果该恒星星像位于第A_m块子星图的中间，不进行任何操作；如果该恒星星像位于第A_m块子星图的左边边沿，跳到第9步；(9)保存该恒星星像的$\underset{x=1}{\overset{n_{x(n-1)}^{\′}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{y=1}{\overset{n_{y(n-1)}^{\′}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{xI}}^{\′}(x,y),\underset{x=1}{\overset{n_{x(n-1)}^{\′}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{y=1}{\overset{n_{y(n-1)}^{\′}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{yI}}^{\′}(x,y),\underset{x=1}{\overset{n_{x(n-1)}^{\′}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{y=1}{\overset{n_{y(n-1)}^{\′}}{\mathrm{\Σ}}}{I}^{\′}(x,y),$恒星星像横坐标最小值，即最左一列所有纵坐标Y′_n‑1＝{Y′_(n‑1)1，Y′_(n‑1)2，…，Y′_{(n‑1)n(n‑1)}′}，其中n′_x(n‑1)，n′_y(n‑1)表示星像弥散斑尺寸n′_x(n‑1)×n′_y2(n‑1)，Y′_(n‑1)1＜Y′_(n‑1)2，＜…＜Y′_{(n‑1)n(n‑1)′}，n(n‑1)′表示恒星星像弥散斑在第A_m块子星图内最左一列亮点数；(10)搜索第A₁块子星图和第A₂块子星图交叉的恒星星像，如果Y₂₁≤Y′₂₁≤Y_2n2或者Y₂₁≤Y′_2n2′≤Y_2n2，说明第A₁块子星图的S₂和第A₂块子星图的S′₂属于同一个恒星星像，跳转到第11步；(11)计算$S_x=\underset{x=1}{\overset{n_{x2}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{y=1}{\overset{n_{y2}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{xI}}^{\′}(x,y)+\underset{x=1}{\overset{n_{x2}^{\′}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{y=1}{\overset{n_{y2}^{\′}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{xI}}^{\′}(x,y),S_y=\underset{x=1}{\overset{n_{x2}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{y=1}{\overset{n_{y2}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{yI}}^{\′}(x,y)+\underset{x=1}{\overset{n_{x2}^{\′}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{y=1}{\overset{n_{y2}^{\′}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{yI}}^{\′}(x,y),$那么该恒星星像坐标x₂＝S_x/S，y₂＝S_y/S；(12)重复第10步，搜索第A₁块子星图和第A₂块子星图是否有其它目标属于同一个恒星星像，如果有，重复第10和第11步，否则不进行任何操作；(13)重复第10步到第12步，搜索第A_k(2≤k≤m‑1)块子星图和第A_k+1(2≤k≤m‑1)块子星图是否有其它目标属于同一个恒星星像；其中，带阈值的重心法公式如下：$\left\{\begin{array}{c}{x}_i=\frac{\underset{x=1}{\overset{n_x}{\mathrm{\Σ}}}\underset{y=1}{\overset{n_y}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{xI}}^{\′}(x,y)}{\underset{x=1}{\overset{n_x}{\mathrm{\Σ}}}\underset{y=1}{\overset{n_y}{\mathrm{\Σ}}}{I}^{\′}(x,y)}\\ y_i=\frac{\underset{x=1}{\overset{n_x}{\mathrm{\Σ}}}\underset{y=1}{\overset{n_y}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{yI}}^{\′}(x,y)}{\underset{x=1}{\overset{n_x}{\mathrm{\Σ}}}\underset{y=1}{\overset{n_y}{\mathrm{\Σ}}}{I}^{\′}(x,y)}\end{array}\right.---\left(1\right)$其中I′(x，y)＝I(x，y)‑T，当I(x，y)＞T                     (2)I′(x，y)＝0，当I(x，y)≤T                               (3)计算在一个圆形区域中进行${(x-x_0)}^2-{(y-y_0)}^2\≤R_0^2---\left(4\right)$式中I(x，y)为信号强度，T为信号强度门限，R₀为像点离散半径，式中(x_i，y_i)为像素的位置，n_x，n_y表示星像弥散斑尺寸为n_x×n_y，n＝n_x×n_y为星像点所占的像元数。