一种星点提取与补偿方法专利检索-信噪比信号处理专利检索查询-专利查询网

一种星点提取与补偿方法

阅读：267发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种星点提取与补偿方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种星点提取与补偿方法，基于星点成像模型建立星点像斑模板，采用相关性最大的图像配准方法利用星点像斑模板在星点所在窗口中提取星点，基于实际像斑灰度值调整星点像斑模板的灰度值，利用灰度值调整后的星点像斑模板对星点进行补偿。本发明能够在低信噪比情况下降低背景噪声影响，提高星点提取率和星点定位精度。本发明适用于星敏感器全寿命期，特别适用于星敏感器寿命末期。，下面是一种星点提取与补偿方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种星点提取与补偿方法，其特征在于，包含以下步骤：基于星点成像模型建立星点像斑模板，采用相关性最大的图像配准方法利用星点像斑模板在星点所在窗口中提取星点，基于实际像斑灰度值调整星点像斑模板的灰度值，利用灰度值调整后的星点像斑模板对星点进行补偿。
2.如权利要求1所述的星点提取与补偿方法，其特征在于，以星点成像模型的能量峰值坐标为中心，截取设定范围的图像作为星点像斑模板w。
3.如权利要求2所述的星点提取与补偿方法，其特征在于，在星点所在窗口中移动星点像斑模板w，逐点计算被星点像斑模板w覆盖区域的相关响应，找到最大响应区域s作为星点所在区域。
4.如权利要求3所述的星点提取与补偿方法，其特征在于，调整后的星点像斑模板为w'，w'＝αw，其中，α是灰度比例，α＝G1/G2，G1是星点像斑模板w中灰度值最大的三个像素的灰度和，G2是最大响应区域的一次微分值s'中灰度值最大的三个像素的灰度和。
5.如权利要求4所述的星点提取与补偿方法，其特征在于，当最大响应区域的一次微分值s'与调整后的星点像斑模板w'的每一像元的灰度比例β大于设定阈值，则采用调整后的星点像斑模板w'补偿最大响应区域的一次微分值s'，补偿完毕得到补偿后的星点像斑s”；
6.如权利要求5所述的星点提取与补偿方法，其特征在于，采用灰度加权法根据补偿后的星点像斑s”求取星点像斑质心坐标(xc,yc)；

说明书全文

一种星点提取与补偿方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种星点提取与补偿方法。

背景技术

[0002] 目前，以大气环境探测、风云四号卫星为代表的重点型号任务对星敏感器的探测精度提出了更高的要求，为确保卫星正常执行在轨任务，要求星敏感器在全寿命期保证精度。对于LEO轨道，通常要求8年以上寿命，对于GEO轨道，通常要求10年以上寿命。其主要难点在于，相对于入轨初期，长期在轨运行后，由于器件老化、太空辐射等因素，导致噪声增大，图像信噪比显著降低，影响星点提取率与星点质心定位精度。如果没有相关算法，仅凭高等级的探测器与致冷等硬件手段，很难保证姿态测量的有效率和精度，在星敏感器寿命末期很难保证稳定输出姿态信息和保证精度达到要求。

[0003] 一般来说，星敏感器在轨工作时间越长，噪声能量均值越高，且方差越大，目标与背景、噪声呈叠加关系，如式(1)所示，三者相互独立且可分割。

[0004] G(x,y)＝S(x,y)+B(x,y)+η(x,y) (1)

[0005] 式中，G(x,y)为某像素灰度值，S(x,y)为星点在该像素上的灰度值，B(x,y)为背景在该像素上的灰度值，η(x,y)为噪声。

[0006] 在低信噪比条件下，由于S(x,y)过小与η(x,y)过大，阈值分割法无法选取合适的阈值T分割出星点像斑，即使能够分割出能量较高的个别像素，也会由于像素过少被连通域法判定为高能量噪点。

[0007] 因此，在低信噪比条件下，以灰度值作为判据判断一个像素是否为星点像斑是不可行的。

发明内容

[0008] 本发明提供一种星点提取与补偿方法，能够在低信噪比情况下降低背景噪声影响，提高星点提取率和星点定位精度。

[0009] 为了达到上述目的，本发明提供一种星点提取与补偿方法，包含以下步骤：基于星点成像模型建立星点像斑模板，采用相关性最大的图像配准方法利用星点像斑模板在星点所在窗口中提取星点，基于实际像斑灰度值调整星点像斑模板的灰度值，利用灰度值调整后的星点像斑模板对星点进行补偿。

[0010] 以星点成像模型的能量峰值坐标为中心，截取设定范围的图像作为星点像斑模板w。

[0011] 在星点所在窗口中移动星点像斑模板w，逐点计算被星点像斑模板w覆盖区域的相关响应，找到最大响应区域s作为星点所在区域。

[0012] 调整后的星点像斑模板为w'，w'＝αw，其中，α是灰度比例，α＝G1/G2，G1是星点像斑模板w中灰度值最大的三个像素的灰度和，G2是最大响应区域的一次微分值s'中灰度值最大的三个像素的灰度和。

[0013] 当最大响应区域的一次微分值s'与调整后的星点像斑模板w'的每一像元的灰度比例β大于设定阈值，则采用调整后的星点像斑模板w'补偿最大响应区域的一次微分值s'，补偿完毕得到补偿后的星点像斑s”；

[0014]

[0015] 采用灰度加权法根据补偿后的星点像斑s”求取星点像斑质心坐标(xc,yc)；

[0016]

[0017] 本发明采用相关性最大的图像配准方法提取星点，并利用调整后的星点像斑模板对星点补偿，能够在低信噪比情况下降低背景噪声影响，提高星点提取率和星点定位精度。本发明适用于星敏感器全寿命期，特别适用于星敏感器寿命末期。
附图说明

[0018] 图1是本发明的实施例中提供的一种星点提取与补偿方法的流程图。

具体实施方式

[0019] 以下根据图1具体说明本发明的较佳实施例。

[0020] 恒星成像模型即描述星点像斑能量分布的模型，能够精确拟合星点能量分布，这为星点提取提供了一种新的判据，即利用灰度分布特征，采用图像配准的方法提取星点。根据式G(x,y)＝S(x,y)+B(x,y)+η(x,y)，其中，背景灰度B(x,y)一般为常值，噪声η(x,y)随机分布，因此星点灰度S(x,y)能够影响其所在像元的灰度值G(x,y)，使其呈现与S(x,y)类似的分布特征。

[0021] 为了能够使星敏感器在寿命末期低信噪比的条件下实现星点稳定提取，本发明提出一种基于恒星成像模型的星点提取与补偿方法。

[0022] 如图1所示，在本发明的一个实施例中，所述的星点提取与补偿方法包含：

[0023] 步骤S1、基于星点成像模型建立星点像斑模板w；

[0024] 建立星点成像模型w0(s,t)，以星点成像模型能量分布峰值坐标(s0,t0)为中心，截取3×3大小的图像作为星点像斑模板w；

[0025] 以星点成像模型能量峰值坐标为中心，截取一定范围图像作为模板，使该模板与实际恒星成像像斑能量分布拟合精度高，用于图像配准的准确性高；

[0026] 步骤S2、在星点所在窗口中移动星点像斑模板w，逐点计算被星点像斑模板w覆盖区域的相关响应c(x,y)；

[0027] 在大小为M×N的星敏感器预测的星点所在窗口f(x,y)中，逐点移动星点像斑模板w，使星点像斑模板w的左上角(s0-1,t0-1)与点(x,y)重合，计算星点像斑模板w与星点所在窗口f中被星点像斑模板w覆盖的图像区域的相关响应c(x,y)；

[0028] 步骤S3、找到最大响应区域s；

[0029] 遍历星点所在窗口中所有点后找到最大响应区域s，作为星点所在区域；

[0030] 采用相关性最大的图像配准方法提取星点，能够适用于星敏感器全寿命期，特别是在低信噪比情况下星点提取率高，定位精度稳定；

[0031] 步骤S4、计算最大响应区域s的一次微分值s'；

[0032] 步骤S5、求取灰度比例α；

[0033] 在星点像斑模板w中选择灰度值最大的三个像素，记其灰度和为G1，同理，在区域s'中选择灰度值最大的三个像素，记其灰度和为G2，求取灰度比例α＝G1/G2；

[0034] 步骤S6、调整星点像斑模板的灰度值；

[0035] 按比例α调整星点像斑模板的灰度值，记调整后的星点像斑模板为w'，w'＝αw；

[0036] 基于实际像斑灰度值调整星点像斑模板的灰度值，使星点像斑模板更准确，更好地满足后续补偿的要求；

[0037] 步骤S7、计算s'与w'每一像元的灰度比例β；

[0038] 步骤S8、利用调整后的星点像斑模板w'补偿星点像斑；

[0039] 设定阈值T(阈值T可依据工程经验确定)，若β>T则采用调整后的星点像斑模板w'补偿s'，补偿完毕得到提取完毕的星点像斑s”；

[0040]

[0041] 利用调整后的星点像斑模板对星点补偿，能够降低背景噪声影响，提高星点定位精度；在得到星点所在区域(即星点像斑)后，利用模板补偿星点像斑，能够消除或降低高能量噪点的影响，并一定程度补全星点像斑，使低信噪比条件下的星点质心定位精度更高；

[0042] 步骤S9、计算窗口内星点质心坐标；

[0043] 采用灰度加权法求取星点像斑质心坐标(xc,yc)。

[0044]

[0045] 本发明基于星敏感器星点成像模型生成模板，利用星点像斑模板进行星点提取与补偿，从而实现星敏感器寿命末期信噪比较低的情况下的星点提取，以提高星点提取率和星点定位精度。有别于已有的利用灰度阈值进行星点与背景的分割提取的方法，本发明可作为现有星点提取方法的有效补充。

[0046] 尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

标题	发布/更新时间	阅读量
一种基于干扰感知多图的V2V通信异质频谱分配方法	2020-05-08	574
一种基于FPGA的实时三维重建系统及其方法	2020-05-08	838
一种基于嵌套式法拉第筒的高场非对称波形离子迁移谱仪	2020-05-08	806
一种移动多用户通信系统的功率分配优化方法	2020-05-08	474
全波形反演中分时窗提取数据的方法及装置	2020-05-11	204
多频段虚拟的扩展阵列系统	2020-05-11	889
一种快速响应的高精度光散射浊度计测量装置	2020-05-08	250
一种窃听环境下轮流中继网络的安全传输方法	2020-05-08	435
移动终端及其降噪方法	2020-05-08	777
一种星点提取与补偿方法	2020-05-08	267

一种星点提取与补偿方法

一种星点提取与补偿方法

技术领域

背景技术

发明内容

具体实施方式

该功能需要专业版企业版VIP权限，您可以：