[發明專利]一種基于像元內響應的恒星高精度位置提取方法

有效

• 申請號: 201811176455.3
• 申請日: 2018-10-10
• 公開（公告）號: CN109493382B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發明（設計）人: 陳凡勝;孫勝利;于清華;林長青
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: G06T7/70
• 分類號: G06T7/70;G06T7/66
• 代理公司: 上海滬慧律師事務所 31311
• 代理人: 郭英

本發明公開了一種基于像元內響應的恒星高精度位置提取方法，根據像元內響應分布，建立點目標位置與像元灰度之間的關系，實現恒星的高精度位置提取。其位置提取步驟是：1.對獲得的圖像進行去除背景和非均勻校正等處理。2.選取像元灰度值最大的十幀圖像，根據像元的填充因子，求出該恒星目標經過光學系統后的能量分布函數。3.根據能量分布函數和像元填充因子得到一系列恒星目標在不同位置時的像元灰度值，并通過內插值的方法建立恒星位置與像元灰度的查找表。4.根據像元的灰度值，查找對應的像元位置，由于能量分布和像元響應的對稱性，得到幾組像元位置。5.使用質心法從步驟4中得到的幾組像元位置中選出恒星位置。

技術領域

本發明屬于空間光電遙感探測領域運動恒星位置提取方向，結合像元填充因子對恒星進行高精度位置提取，在空間遙感探測等領域有應用前景。

背景技術

對遠距離目標的探測時，目標通常在像面上以點目標的形式出現，成像小于單個像元，由于焦平面成像陣列像素分辨率的限制，定位精度為單個像元。為了提高目標的定位精度，還需要進一步的計算。

由于像元的填充因子小于1，像元內響應的分布不均勻，目標成像在像元不同位置時，像元接收到的能量不同。接收到的能量差異會對使用傳統的質心法進行點目標位置提取過程引入誤差。在對恒星進行觀測時，由于恒星相對于相機的距離不變，可認為像元灰度的變化是由恒星運動產生的。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供了一種基于像元內響應的高精度恒星位置提取方法。

本發明所采用的技術方案是：根據高斯函數和像元填充因子建立點目標位置和像元灰度對應表，通過查找表和質心法得到恒星在像元的位置(x,y)。

與現有技術相比，本發明的特點是在利用像元灰度值進行恒星位置提取時，考慮了像元內響應不均勻對像元灰度值的影響。

一種基于像元內響應的恒星高精度位置提取方法，步驟如下：

步驟1：對圖像進行預處理，包括去除背景和非均勻校正兩個步驟。根據已有的黑體定標數據計算各個像元的非均勻校正系數，記為K(i,j)，i，j分別是該像元在探測器上所處的行列坐標，像元的背景灰度為Backgoung(i，j)。DN(i，j)是經過圖像預處理后坐標為(i，j)像元的灰度數據，DN’(i,j)為原始像元灰度數據。

DN(i,j)＝((DN’(i,j)–Background(i，j))·K(i,j))

步驟2：恒星經光學系統成像后，可用高斯函數描述其能量分布。由于像元內響應的差異，當目標在單個像元上移動時，像元的灰度值發生變化，在多幀圖像中找出單個像元灰度值最大的十幀，根據像元內感光區域的長和寬，通過反卷積的方法得到高斯函數的參數δ。在單個像元中，感光區域對光的響應系數為1，其他區域響應系數為0。單個像元的響應表示為pixresponse，其中，a和b分別是感光區域的長和寬，D為待探測的像元區域。g是恒星目標經過光學系統后的能量分布，A是點目標成像在像元中心時的能量，δ為標準差，x，y分別是探測器上某點的橫縱坐標，x_o，y_o分別是光斑中心在探測器上的橫縱坐標，r是像元上的某點到光斑中心的距離。B是探測器的平均響應，I是該像元的灰度值。

I＝B∫∫_D g·pixresponse dxdy

步驟3：根據步驟2得到的高斯函數以及像元的填充因子得到像元灰度分布隨點目標位置移動的關系。

步驟4：通過步驟3中的關系，根據像元的灰度值，通過查表法得到恒星在像元內的位置。由于像元內響應和能量分布的對稱性，得到多組位置。