[發(fā)明專利]基于主焦點大視場光電望遠(yuǎn)鏡的空間目標(biāo)識別方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911130890.7
• 申請日: 2019-11-19
• 公開（公告）號: CN110889353B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊文波;劉德龍;李振偉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院國家天文臺長春人造衛(wèi)星觀測站
• 主分類號: G06V20/13
• 分類號: G06V20/13;G06V10/762;G06T7/66
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 22214
• 代理人: 朱紅玲

1.基于主焦點大視場光電望遠(yuǎn)鏡的空間目標(biāo)識別方法，其特征是：該方法由以下步驟實現(xiàn)：

步驟一、采用程序跟蹤的方式引導(dǎo)望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀測，獲得觀測圖像；

步驟二、將步驟一獲得的觀測圖像輸入圖像處理模塊進(jìn)行處理后，獲得星象的質(zhì)心坐標(biāo)，并將所述星象的質(zhì)心坐標(biāo)輸入到圖像分析模塊；

步驟三、所述圖像分析模塊根據(jù)步驟二獲得星象的質(zhì)心坐標(biāo)，采用計算相鄰星象間的距離，建立可疑目標(biāo)列表和疑似目標(biāo)點位的關(guān)聯(lián)三個步驟，識別出空間目標(biāo)的星象坐標(biāo)；具體過程為：

步驟三一、計算相鄰星象間距離；

針對第t幀觀測圖像，選擇相鄰的第t-1幀觀測圖像；

設(shè)定為第t幀觀測圖像上星象的質(zhì)心坐標(biāo)；

為第t-1幀觀測圖像上星象的質(zhì)心坐標(biāo)；則第t幀與第t-1幀觀測圖像上所有星象間的距離用下式表示為：

其中，K_t,t-1值為第t幀與第t-1幀觀測圖像的星象的運動值；

步驟三二、建立可疑目標(biāo)列表；

將步驟三一中獲得的第t幀與第t-1幀觀測圖像的星象的運動值K_t,t-1按照從小到大排列，選取前五個值建立可疑目標(biāo)列表集合；

步驟三三、采用基于劃分的聚類算法，根據(jù)步驟三二建立的可疑目標(biāo)列表，對疑似目標(biāo)點位進(jìn)行關(guān)聯(lián)，最終識別出空間目標(biāo)；具體過程為：

空間中數(shù)據(jù)對象與聚類中心間的歐式距離計算公式為：

式中，a為數(shù)據(jù)對象；C_p為第p個聚類中心；m為數(shù)據(jù)對象的維度；a_q，C_pq分別為a和C_p的第q個屬性值；在對應(yīng)的可疑目標(biāo)列表中，星象坐標(biāo)對應(yīng)數(shù)據(jù)對象a，第p個可疑目標(biāo)列表對應(yīng)第p個聚類中心C_p；

誤差平方和SSE計算公式為：

式中，h為簇的個數(shù)，即為可疑目標(biāo)列表中疑似目標(biāo)的個數(shù)，即為目標(biāo)列表的行數(shù)；最小誤差平方和SSE所對應(yīng)的疑似目標(biāo)點坐標(biāo)集合就是空間目標(biāo)的航跡；

對所述疑似目標(biāo)點位關(guān)聯(lián)的具體過程為：計算第p+1個可疑目標(biāo)列表的數(shù)據(jù)對象與第p個可疑目標(biāo)列表的聚類中心C_p的歐氏距離，并將數(shù)據(jù)對象分配到聚類中心C_i所對應(yīng)的簇中；然后進(jìn)行下一次的迭代，直到處理完全部的可疑目標(biāo)列表；最后計算誤差平方和SSE，找到最小的誤差平方和SSE，最小誤差平方和SSE所對應(yīng)的疑似目標(biāo)點坐標(biāo)集合即為空間目標(biāo)的航跡。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于主焦點大視場光電望遠(yuǎn)鏡的空間目標(biāo)識別方法，其特征在于：步驟一的具體過程為：

步驟一一、首先由預(yù)報軟件利用兩行根數(shù)計算出望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)空間目標(biāo)所需的方位角和高度角數(shù)據(jù)；

步驟一二、采用內(nèi)插值算法將所述方位角和高度角數(shù)據(jù)加密到25Hz，然后加載到望遠(yuǎn)鏡電機的伺服平臺，所述望遠(yuǎn)鏡電機的伺服平臺驅(qū)動望遠(yuǎn)鏡跟蹤目標(biāo)，獲得觀測圖像。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于主焦點大視場光電望遠(yuǎn)鏡的空間目標(biāo)識別方法，其特征在于：采用Lagrange插值算法將測站軌道預(yù)報數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插生成實時跟蹤預(yù)報，Lagrange插值基函數(shù)為：

Lagrange插值多項式為：

式中，n為階數(shù)，x_k為預(yù)報中的歷元時刻，y_k為歷元時刻對應(yīng)的位置狀態(tài)量，x為獲取的當(dāng)前觀測時刻，L_n(x)為x所對應(yīng)的狀態(tài)量；

通過Lagrange插值方法內(nèi)插出所需時刻的位置狀態(tài)量，對位置狀態(tài)量作一階差分，獲得所述位置狀態(tài)量的速度；

對所述狀態(tài)量的速度作一階差分，獲得狀態(tài)量的加速度；

將所述的位置狀態(tài)量、位置狀態(tài)量的速度以及位置狀態(tài)量的加速度輸出到電機的伺服平臺，使望遠(yuǎn)鏡精確的跟蹤目標(biāo)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于主焦點大視場光電望遠(yuǎn)鏡的空間目標(biāo)識別方法，其特征在于：步驟二中，所述圖像處理模塊對獲得的觀測圖像依次進(jìn)行顯著性增強、二值化處理、閉運算膨脹圖像、星象的輪廓提取和星象的質(zhì)心計算，獲得星象的質(zhì)心坐標(biāo)。