[發明專利]一種基于能量分布的星點提取方法

有效

• 申請號: 201410087924.X
• 申請日: 2014-03-12
• 公開（公告）號: CN103913166A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 錢華明;孫龍;蔡佳楠;錢林琛;黃蔚
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01C21/02
• 分類號: G01C21/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于星點提取的技術領域，具體涉及一種基于能量分布的星點提取方法。?

背景技術

星敏感器能夠提供高精度的姿態測量信息，是大多數太空飛行器不可缺少的設備。星敏感器有兩種工作模式：初始姿態捕獲模式和跟蹤模式。一般情況下星敏感器工作在跟蹤模式，只有初始時刻或者跟蹤失敗時才轉入初始姿態捕獲模式。跟蹤模式的工作過程又可分為：星點提取、星圖匹配和姿態計算。其中星點提取中星圖預處理關系到質心提取的精度，而質心提取的精度會嚴重影響到姿態測量的精度，因此星圖的預處理也是必不可少的。?

星圖的預處理一般可分為兩個階段：將星點目標和背景分離開；將單個星點目標與其他星點目標分離開。對于第一階段可以采用全局閾值或者局部閾值的方法進行閾值分割，第二階段星點目標的區分才是星圖預處理的難點。傳統的方法有多閾值聚類方法、連通域標記法和區域增長法等。其中多閾值聚類方法是對灰度大于全局背景閾值的像素點進行聚類識別，這一方法涉及到排序運算，比較復雜，而星圖預處理的特點是數據量大，因此對算法的復雜性有較高的要求。連通域標記法存在標記沖突問題，且需要回溯掃描，因此運算時間也比較長。區域增長算法解決了連通域法標記沖突問題，將其與帶閾值的質心算法結合可以不必對像元進行標記，直接提取質心，但為了尋找起始種子仍然需要遍歷星圖。?

發明內容

本發明的目的是為了提高星點質心提取的精度和實時性，提出了一種基于能量分布的星點提取方法。?

本發明的目的是這樣實現的：?

步驟一：依次掃描圖像，將圖像的灰度值與閾值S進行對比；?

恒星為點光源，焦平面上星點成像為光學系統的點擴散函數PSF，采用離焦的方式讓其擴散到多個像元上，若有閾值S，搜索星圖中灰度大于S的像元，把閾值S作為確定星點中心區域的第一個約束；?

步驟二：若某一像元的灰度值大于S，則搜索其周圍3×3像元區域；?

步驟三：判斷該3×3像元區域內是否有p個像元的灰度值大于T；?

步驟四：若步驟三判斷成功則用質心法在該像元周圍5×5區域內提取星點質心，否則繼續掃描。?

本發明的有益效果在于：本發明能夠提高質心提取的精度；本發明能將星圖分割的兩個階段和質心提取算法同時進行，提高星圖處理實時性。?

附圖說明

圖1是星點灰度分布圖示；?

圖2是星點能量分布圖示；?

圖3是S的取值與細分定位偏差的曲線；?

圖4是p值與質心提取成功率的關系曲線；?

圖5是灰度噪聲對質心提取精度的影響；?

圖6是星等對質心提取精度的影響；?

圖7是新方法與連通域法質心提取時間對比。?

具體實施方式

下面將結合附圖和實施實例對本發明作進一步的詳細說明。?

一種基于能量分布的星點提取方法，包括以下幾個步驟：?

步驟一：依次掃描圖像，將圖像的灰度值與閾值S進行對比；?

步驟二：若某一像元的灰度值大于S，則搜索其周圍3×3像元區域；?

步驟三：判斷該像元周圍3×3像元區域內是否有p個像元的灰度值大于T；?

步驟四：若步驟三判斷成功則用質心法在該像元周圍5×5區域內提取星點質心，否則繼續掃描；?

本發明是一種基于能量分布的星點提取方法，包括以下幾個步驟：?

步驟一：依次掃描圖像，將圖像的灰度值與閾值S進行對比；?

恒星為點光源，焦平面上星點成像為光學系統的點擴散函數PSF(Point?Spread?Function)，若不采取任何措施，則質心定位的精度最多達到0.38像素，因此為了獲得更高的質心提取精度，一般采用離焦的方式讓其擴散到多個像元上。圖1是星點的灰度分布圖示，如圖所示在考慮噪聲的情況下，星點中心像元灰度明顯大于其他位置，且其周圍像元的灰度值要大于平均灰度值。若有閾值S，其大小如圖中橫線所示，搜索星圖中灰度大于S的像元，則搜索到的像元在中心像元附近，因此我們把閾值S作為確定星點中心區域的第一個約束。?

步驟二：若某一像元的灰度值大于S，則搜索其周圍3×3像元區域；?

星點的能量分布在焦平面上可近似為由點擴散函數PSFs(Point?Spread?Functions)表示的二維高斯分布：?