[發(fā)明專利]一種低信噪比紅外地球圖像信息處理方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510051421.1
• 申請(qǐng)日: 2015-01-30
• 公開（公告）號(hào): CN104574422B
• 公開（公告）日: 2017-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王偉華;鄧樓樓;呂政欣;譚民濤;張建福;田信靈;李丹鳳;曹家勝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號(hào): G06T7/13
• 分類號(hào): G06T7/13;G06T7/62;G06T7/66
• 代理公司: 中國航天科技專利中心11009
• 代理人: 陳鵬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及視覺測量技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種低信噪比紅外地球圖像信息處理方法。

背景技術(shù)

紅外地球敏感器是衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)的一個(gè)重要測量部件，也是最早用于衛(wèi)星姿態(tài)測量的姿態(tài)敏感器，用于測量地球相對(duì)于敏感器的俯仰和滾動(dòng)角度。傳統(tǒng)的紅外地球敏感器使用線列探測器，通過可動(dòng)部件如掃描鏡掃視地球邊界信息，但是傳統(tǒng)紅外地球敏感器制造過程復(fù)雜、周期長，重量和功耗較大。面陣靜態(tài)紅外地球敏感器通過焦平面探測器得到整個(gè)地平輻射圈在視場中位置，得到了更多的地球信息，也取得更高的測量精度。同時(shí)，靜態(tài)地球敏感器沒有可動(dòng)部件，在功耗、重量、外型尺寸及可靠性方面具有優(yōu)勢(shì)，可滿足長壽命、輕小型化等要求，因此靜態(tài)紅外地球敏感器已成為未來地球敏感器的發(fā)展方向。

但是，由于靜態(tài)紅外地球敏感器僅對(duì)14μm～16μm波段地平圈進(jìn)行成像，而且探測器制造工藝水平、響應(yīng)率、非均勻性較差等原因，靜態(tài)紅外地球敏感器成像效果信噪比低、隨機(jī)噪聲明顯，存在地球邊界不清晰甚至存在微小抖動(dòng)等現(xiàn)象，成像效果不理想。傳統(tǒng)邊緣檢測微分算子(如Roberts、Sobel、Prewitt等)無法滿足此種情況下地球邊緣的檢測。另外，靜態(tài)紅外地球敏感器算法應(yīng)用平臺(tái)一般為片上系統(tǒng)，運(yùn)算能力有限，因此如何快速可靠地實(shí)現(xiàn)對(duì)紅外地球圖像地球邊緣信息的有效提取是靜態(tài)紅外地球敏感器研制的技術(shù)難點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，解決了靜態(tài)紅外地球敏感器研制的技術(shù)難題，提供了一種低信噪比紅外地球圖像信息處理方法。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種低信噪比紅外地球圖像信息處理方法，包括如下步驟：

(1)將紅外相機(jī)采集的原始紅外地球圖像進(jìn)行非均勻性校正得到校正后的紅外地球圖像，在校正后的紅外地球圖像上，以紅外地球圖像中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，以紅外地球圖像的右方為x軸指向，以紅外地球圖像的上方為y軸指向建立坐標(biāo)系1，以紅外地球圖像左邊界中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，以紅外地球圖像的右方為x軸指向，以紅外地球圖像的上方為y軸指向建立坐標(biāo)系2，以紅外地球圖像下邊界中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，以紅外地球圖像的右方為x軸指向，以紅外地球圖像的上方為y軸指向建立坐標(biāo)系3，以紅外地球圖像右邊界中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，以紅外地球圖像的右方為x軸指向，以紅外地球圖像的上方為y軸指向建立坐標(biāo)系4，以紅外地球圖像上邊界中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，以紅外地球圖像的右方為x軸指向，以紅外地球圖像的上方為y軸指向建立坐標(biāo)系5；

(2)在紅外地球圖像內(nèi)分別以步驟(1)中5個(gè)坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點(diǎn)為中心建立極坐標(biāo)系，然后以η為角步距劃分極軸，并將得到的極軸作為檢索路徑，極坐標(biāo)系i中角度為θ的檢索路徑記為θ_i，其中i＝1,2,3,4,5，θ∈(0,360°)；

(3)對(duì)于檢索路徑θ_i上的每一個(gè)像素點(diǎn)，首先根據(jù)第二層微分算子模板M2得到當(dāng)前像素的周邊像素，然后對(duì)當(dāng)前像素的周邊像素使用第一層微分算子模板M1和加權(quán)系數(shù)矩陣A計(jì)算周邊像素的灰度值，最后再根據(jù)第二層微分算子模板M2得到檢索路徑θ_i上各個(gè)像素的梯度值，其中

第一層微分算子模板為加權(quán)系數(shù)模板

第二層微分算子模板為

(4)分別比較檢索路徑θ_i上各個(gè)像素點(diǎn)的梯度值，檢索路徑θ_i上梯度值最大的像素點(diǎn)記為P_i(r_i,θ_i)，對(duì)像素點(diǎn)P_i(r_i,θ_i)在檢索路徑θ_i方向上兩側(cè)各取相鄰的m個(gè)像素點(diǎn)后得到2m+1個(gè)像素點(diǎn)，分別將2m+1個(gè)像素點(diǎn)的梯度值與其極徑相乘并求和后除以2m+1個(gè)像素點(diǎn)的極徑和得到檢索方向θ_i上子像素地球邊緣點(diǎn)的極徑r_i2、極坐標(biāo)(r_i2,θ_i)，其中m為偶數(shù)；