[發明專利]一種白晝有云環境下導航星星點提取的方法

有效

• 申請號: 201710556860.7
• 申請日: 2017-07-10
• 公開（公告）號: CN107504966B
• 公開（公告）日: 2019-12-20
• 發明（設計）人: 徐卿;趙春暉;李全良;孫秀清;王立;李曉;曹中祥
• 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: 11009 中國航天科技專利中心
• 代理人: 龐靜

1.一種白晝有云環境下導航星星點提取的方法，其特征在于步驟如下：

(1)、對星敏感器連續拍攝的N幀原始白晝有云星圖進行星圖預處理，濾除云層干擾和背景噪聲，所述N大于等于5；

(2)、提取預處理后的每一幀星圖中灰度值高于預設灰度閾值的所有像素的坐標和灰度值，根據所述像素的坐標和灰度值，進行四連通域提取，獲取每一幀星圖中連通域面積大于第一預設面積門限的連通域，剔除每一幀星圖中連通域面積大于第二預設面積門限的連通域，計算剩下的連通域在所屬星圖中的質心坐標，剔除每一幀星圖中連通域質心距離小于預設距離門限的連通域；

(3)、遍歷步驟(2)所得到的每幀星圖中的連通域的質心坐標，根據兩個連通域在兩幀不同拍攝時間星圖中的像素位置變化是否符合星點的運動變化規律的原則，將各幀星圖中的每個連通域依次與后續拍攝的星圖中的每個連通域進行匹配運算，從后續拍攝的星圖中搜索最近拍攝到的與之表示同一個星點目標圖像面積最大能量最高的連通域，所述連通域的能量為連通域中所有像素的灰度值和；

(4)、將各幀星圖中表示同一個星點目標圖像的連通域合并，并統計所有表示同一個星點目標圖像的連通域個數，當N幀星圖中表示同一個星點目標圖像的連通域個數大于預設的門限時，確定該星點目標為真星點目標，否則，認為該星點目標為偽星點目標；

(5)、剔除所有偽星點目標，提取每個真星點目標相關的連通域在各幀星圖中的質心位置，得到每個真星點目標在各星圖拍攝時刻對應的運動軌跡。

2.根據權利要求1所述的一種白晝有云環境下導航星星點提取的方法，其特征在于步驟(1)對原始白晝有云星圖進行預處理的過程為：

(1.1)、對原始白晝有云星圖采用改進的TopHat濾波方法，抑制云層干擾和背景噪聲，得到第一星圖；

(1.2)、對濾波后的第一星圖利用Robinson Guard濾波器進一步抑制背景噪聲，得到第二星圖。

3.根據權利要求2所述的一種白晝有云環境下導航星星點提取的方法，其特征在于所述改進的TopHat濾波方法的具體實現為：

(1.1.1)、對原始白晝有云星圖逐行逐像素點移動大小為n*n、中心空白區域尺寸為(n-2)*(n-2)的環形結構元進行空間濾波處理即：對每個像素點，保持結構元內除中心像素外其它像素灰度值不變，將結構元中心像素的灰度值賦值為結構元周邊區域內像素灰度的最大值，得到白晝有云星圖最大圖，所述n為整數，n大于等于3；

(1.1.2)、對步驟(1.1.1)濾波處理之后的白晝有云星圖最大圖逐行逐像素點移動大小為(n-2)*(n-2)的結構元進行空間濾波處理，即：對每個像素點，保持結構元內除中心像素外其它像素灰度值不變，將結構元中心像素的灰度值賦值為結構元區域內像素灰度的最小值，得到白晝有云星圖最小圖；

(1.1.3)、將原始白晝有云星圖與白晝有云星圖最小圖對應像素點的灰度值相減，并將相減結果中小于0的像素點的灰度值置為0，得到抑制云層干擾和背景噪聲的第一星圖。

4.根據權利要求1所述的一種白晝有云環境下導航星星點提取的方法，其特征在于所述步驟(3)分為兩種情況：

第一種情況為所述星敏感器與慣導捷聯安裝，能夠實時獲取星敏感器的姿態信息，可以根據姿態信息和存儲在星敏感器導航星表中的導航星在慣性系下的星矢量，推算出任意時刻星敏感器視場內可以觀測到的導航星數量、各導航星在每幀星圖像面上的估計星點位置，相應地，步驟(3)根據連通域在兩幀星圖拍攝時刻間在像面上移動的方向相同、像素差小于導航星在兩幀星圖像面上的估計星點位置變化的原則，判斷分別屬于兩幀星圖中的兩個連通域是否為兩幀星圖拍攝時刻表示同一個星點目標圖像的連通域；

第二情況為所述星敏感器不與慣導捷聯安裝，不能實時獲取星敏感器的姿態信息，根據連通域在像面上移動的速度小于預設的星點移動速度閾值的原則，判斷分別屬于兩幀星圖中的兩個連通域是否為兩幀星圖拍攝時刻表示同一個星點目標圖像的連通域。