[發明專利]星點軌跡圖像的節點預測修正方法

有效

• 申請號: 200910216910.2
• 申請日: 2009-12-31
• 公開（公告）號: CN102116626A
• 公開（公告）日: 2011-07-06
• 發明（設計）人: 毛曉艷;王大軼;應磊;周建濤
• 申請（專利權）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: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 高尚梅;莫丹

技術領域

本發明屬于深空光學自主導航的圖像處理領域，具體涉及一種深空光學圖像處理算法的前期預處理技術。

背景技術

深空飛行段不同于近地球軌道，光學導航所采用的導航星目標除了視場中的恒星之外，還選擇了巡航段周圍分時出現的小行星，由于探測星等很低，為9～12等星，需要光學導航敏感器長時間的曝光，曝光時間內探測器姿態的晃動影響明顯，導航天體成像不再是單個星點，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，需要重新進行研究。

AIAA的文獻《Optical?Navigation?for?the?Galileo?GASPRA?Encounter》描述了一種在Deep?Space?One中應用的針對軌跡圖像的處理方法，采用了Multiple?Cross?Correlation的方法，利用多個目標不同節點之間的交叉相關來提取高精度的相對中心。但是文獻中認為節點的提取是預測得到，沒有詳述預測的方法以及節點的篩選。

節點為星點軌跡圖像上運動變化劇烈、特征突出的點。

本發明在研究中發現，節點本身的特性是否突出對結果的精度影響較大，所以結合導航系統的測量特點，提出對星點軌跡上的節點進行預測修正的方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種星點軌跡圖像的節點預測修正方法，其對星點軌跡線上的節點進行了特征突出的選擇判斷和位置修正，保證了節點處模板的突出性和位置精度，從而保證了深空星點軌跡圖像的處理精度，以利于提高下一步的匹配精度。

實現本發明目的的技術方案：一種星點軌跡圖像的節點預測修正方法，該方法步驟如下：

(1)帶有節點的星點動態軌跡預測成像

根據星表數據和光學導航敏感器的初始姿態矩陣及姿態擾動矩陣，將導航星點從慣性坐標系轉換為光學導航敏感器坐標系，得到導航星點在光學導航敏感器焦平面的位置坐標；再根據導航星點在光學導航敏感器焦平面的位置坐標模擬星點的靜態成像；對上述靜態成像的星點按照時間序列連接，得到帶有節點的星點動態軌跡圖像；

(2)節點判斷及模板選取

對步驟(1)得到的星點動態軌跡圖像的每個節點進行運動是否突出的判斷；當判斷某節點時，設定該時刻節點為中心節點、其上一時刻和下一時刻的節點為相鄰節點，利用這些節點連線之間的夾角進行判斷：

假設中心節點坐標為(u₀，v₀)，相鄰兩節點分別為(u₁，v₁)和(u₂，v₂)，則以中心點為起始點，兩個矢量描述為：a：(u₁-u₀)i+(v₁-v₀)j，b：(u₂-u₀)i+(v₂-v₀)j，則夾角為

當時，該中心節點認為是滿足要求的節點，thred閾值取值范圍為[-1，1]；

以滿足要求的節點為中心，取一定大小的窗口為節點模板；

(3)修正

根據導航測量值得到帶有誤差的節點預估位置，在真實星點軌跡圖像上的節點預估位置處取窗口，對窗口內軌跡進行判斷，將滿足亮度及寬度要求的節點進行保留；

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