[發(fā)明專利]星點(diǎn)軌跡圖像的節(jié)點(diǎn)預(yù)測修正方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910216910.2
• 申請日: 2009-12-31
• 公開（公告）號: CN102116626A
• 公開（公告）日: 2011-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 毛曉艷;王大軼;應(yīng)磊;周建濤
• 申請（專利權(quán)）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: G01C21/02
• 分類號: G01C21/02
• 代理公司: 核工業(yè)專利中心 11007
• 代理人: 高尚梅;莫丹

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于深空光學(xué)自主導(dǎo)航的圖像處理領(lǐng)域，具體涉及一種深空光學(xué)圖像處理算法的前期預(yù)處理技術(shù)。

背景技術(shù)

深空飛行段不同于近地球軌道，光學(xué)導(dǎo)航所采用的導(dǎo)航星目標(biāo)除了視場中的恒星之外，還選擇了巡航段周圍分時(shí)出現(xiàn)的小行星，由于探測星等很低，為9～12等星，需要光學(xué)導(dǎo)航敏感器長時(shí)間的曝光，曝光時(shí)間內(nèi)探測器姿態(tài)的晃動影響明顯，導(dǎo)航天體成像不再是單個(gè)星點(diǎn)，而是隨著擾動改變在圖像中的位置，形成軌跡線，對其圖像處理方法和仿真方法帶來新的挑戰(zhàn)，需要重新進(jìn)行研究。

AIAA的文獻(xiàn)《Optical?Navigation?for?the?Galileo?GASPRA?Encounter》描述了一種在Deep?Space?One中應(yīng)用的針對軌跡圖像的處理方法，采用了Multiple?Cross?Correlation的方法，利用多個(gè)目標(biāo)不同節(jié)點(diǎn)之間的交叉相關(guān)來提取高精度的相對中心。但是文獻(xiàn)中認(rèn)為節(jié)點(diǎn)的提取是預(yù)測得到，沒有詳述預(yù)測的方法以及節(jié)點(diǎn)的篩選。

節(jié)點(diǎn)為星點(diǎn)軌跡圖像上運(yùn)動變化劇烈、特征突出的點(diǎn)。

本發(fā)明在研究中發(fā)現(xiàn)，節(jié)點(diǎn)本身的特性是否突出對結(jié)果的精度影響較大，所以結(jié)合導(dǎo)航系統(tǒng)的測量特點(diǎn)，提出對星點(diǎn)軌跡上的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行預(yù)測修正的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種星點(diǎn)軌跡圖像的節(jié)點(diǎn)預(yù)測修正方法，其對星點(diǎn)軌跡線上的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了特征突出的選擇判斷和位置修正，保證了節(jié)點(diǎn)處模板的突出性和位置精度，從而保證了深空星點(diǎn)軌跡圖像的處理精度，以利于提高下一步的匹配精度。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案：一種星點(diǎn)軌跡圖像的節(jié)點(diǎn)預(yù)測修正方法，該方法步驟如下：

(1)帶有節(jié)點(diǎn)的星點(diǎn)動態(tài)軌跡預(yù)測成像

根據(jù)星表數(shù)據(jù)和光學(xué)導(dǎo)航敏感器的初始姿態(tài)矩陣及姿態(tài)擾動矩陣，將導(dǎo)航星點(diǎn)從慣性坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為光學(xué)導(dǎo)航敏感器坐標(biāo)系，得到導(dǎo)航星點(diǎn)在光學(xué)導(dǎo)航敏感器焦平面的位置坐標(biāo)；再根據(jù)導(dǎo)航星點(diǎn)在光學(xué)導(dǎo)航敏感器焦平面的位置坐標(biāo)模擬星點(diǎn)的靜態(tài)成像；對上述靜態(tài)成像的星點(diǎn)按照時(shí)間序列連接，得到帶有節(jié)點(diǎn)的星點(diǎn)動態(tài)軌跡圖像；

(2)節(jié)點(diǎn)判斷及模板選取

對步驟(1)得到的星點(diǎn)動態(tài)軌跡圖像的每個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行運(yùn)動是否突出的判斷；當(dāng)判斷某節(jié)點(diǎn)時(shí)，設(shè)定該時(shí)刻節(jié)點(diǎn)為中心節(jié)點(diǎn)、其上一時(shí)刻和下一時(shí)刻的節(jié)點(diǎn)為相鄰節(jié)點(diǎn)，利用這些節(jié)點(diǎn)連線之間的夾角進(jìn)行判斷：

假設(shè)中心節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)為(u₀，v₀)，相鄰兩節(jié)點(diǎn)分別為(u₁，v₁)和(u₂，v₂)，則以中心點(diǎn)為起始點(diǎn)，兩個(gè)矢量描述為：a：(u₁-u₀)i+(v₁-v₀)j，b：(u₂-u₀)i+(v₂-v₀)j，則夾角為

當(dāng)時(shí)，該中心節(jié)點(diǎn)認(rèn)為是滿足要求的節(jié)點(diǎn)，thred閾值取值范圍為[-1，1]；

以滿足要求的節(jié)點(diǎn)為中心，取一定大小的窗口為節(jié)點(diǎn)模板；

(3)修正

根據(jù)導(dǎo)航測量值得到帶有誤差的節(jié)點(diǎn)預(yù)估位置，在真實(shí)星點(diǎn)軌跡圖像上的節(jié)點(diǎn)預(yù)估位置處取窗口，對窗口內(nèi)軌跡進(jìn)行判斷，將滿足亮度及寬度要求的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行保留；

然后利用步驟(2)得到的節(jié)點(diǎn)模板與上述保留的位置窗口進(jìn)行粗匹配，修正節(jié)點(diǎn)位置，R_ij出現(xiàn)最大值的地方就是最佳節(jié)點(diǎn)；