[发明专利]一种序列聚焦观测模式下恒星像点位置提取方法

说明书

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，尤其涉及一种在聚焦观测模式下基于序列图像的恒星像点位置提取方法。

背景技术

恒星像点位置提取精度直接决定了星敏感器姿态测量精度的极限，因此高精度恒星质心定位技术在星敏感器技术发展历程中占据了重要位置。随着平面阵列探测器的发展，网格图像定位技术已成为恒星位置探测与跟踪的基本技术，而亚像元内插定位是最普遍的恒星质心定位方法，通过将恒星像点图像在探测器上进行弥散，使得像点扩散到探测器上的多个像元，利用不同像元的灰度分布，对星像进行内插细分，可使恒星质心定位精度突破平面阵列探测器像元的尺度。因而目前为提高星敏感器的测量精度，常采用内插细分算法使得星点的质心定位精度达到亚像元或更高。

然而内插细分法要求恒星像点必须弥散在探测器的多个像元上才能保证恒星质心定位的精度，在聚焦观测模式下恒星像点通常在探测器上弥散度较小，主要能量往往集中在平面阵列探测器上的一个像元内，这将严重影响内插细分法的定位精度，若再考虑到光电采样噪声的作用，极可能导致内插细分法失效；同时内插细分算法主要针对单帧观测图像中的恒星像点进行定位，而在序列观测模式下，并没有充分利用相邻帧间的恒星运动信息。

发明内容

(1)发明目的：有鉴于此，本发明期望提供一种序列聚焦观测模式下恒星像点位置提取方法，至少能解决现有聚焦观测导致恒星质心提取精度下降等技术问题。

(2)技术方案：本发明提供了一种序列聚焦观测模式下恒星像点位置提取方法，应用于地球同步轨道拍摄的恒星观测图像，所述方法包括：

步骤一：通过对所述恒星观测图像的去噪处理得到去噪图像；

步骤二：通过对所述去噪图像的星点检测得到恒星像点的所在区域；

步骤三：根据所述恒星像点的所在区域分别按照观测时间对所述去噪图像行、列进行能量积分得到恒星像点能量积分曲线；

步骤四：通过所述恒星像点能量积分曲线得到曲线峰值点；

步骤五：根据所述曲线峰值点得到恒星像点运动轨迹；

步骤六：根据所述恒星像点运动轨迹得到恒星像点位置。

其中，步骤一中所述的“通过对所述恒星观测图像的去噪处理得到去噪图像”包括：

构造具有低通滤波效果的高斯平滑滤波器；

利用构造好的高斯平滑模板对所述恒星观测图像进行高斯滤波，得到平滑后的去噪图像；

步骤二中所述的“通过对所述去噪图像的星点检测得到恒星像点的所在区域”包括：

统计所述去噪图像中的亮度分布；

从所述去噪图像的亮度分布中计算整幅图像的亮度均值和标准差；

通过所述去噪图像对应的亮度均值和标准差计算所述去噪图像的自适应阈值；

将所述自适应阈值作为分割依据对所述去噪图像进行分割，保留亮度值高于所述阈值的区域。

步骤三中所述的“根据所述恒星像点的所在区域分别按照观测时间对所述恒星观测图像行、列进行能量积分得到恒星像点能量积分曲线”包括：

按照观测时间依次对所述恒星像点的所在区域中的所述恒星观测图像各行能量积分得到行方向能量积分曲线；

按照观测时间依次对所述恒星像点的所在区域中的所述恒星观测图像各列能量积分得到列方向能量积分曲线。

步骤四中所述的“通过所述恒星像点能量积分曲线得到曲线峰值点”包括：

对各行、列所述恒星像点能量积分曲线进行非线性最小二乘拟合得到星点区域中各行、列积分曲线的参数方程表示；

通过所述各行、列积分曲线的参数方程得到各行、列曲线峰值点。

步骤五中所述的“根据所述曲线峰值点得到恒星像点运动轨迹”包括：

根据各行、列所述曲线峰值点得到恒星经过各行、列中心位置的时刻；

将恒星经过各行、列中心位置的坐标与对应时刻进行组合，分别构造关于恒星观测时刻的行、列位置样本点集；

通过对恒星观测时刻的行、列位置样本点集进行线性最小二乘拟合得到恒星像点运动轨迹。

步骤六中所述的“根据所述恒星像点运动轨迹得到恒星像点位置”的计算过程包括：