[發(fā)明專利]一種基于雙譜域主成分分析的高動(dòng)態(tài)星敏感器運(yùn)動(dòng)參數(shù)估計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010315082.4
• 申請(qǐng)日: 2020-04-21
• 公開（公告）號(hào): CN111402300B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙汝進(jìn);候婭嫻;劉恩海;周向東;趙人杰;張輝;陳元培;韓維強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): G06T7/246
• 分類號(hào): G06T7/246;G06T7/136;G06T3/60;G06T5/00;G06V10/77;G06K9/62
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1.一種基于雙譜域主成分分析的高動(dòng)態(tài)星敏感器運(yùn)動(dòng)參數(shù)估計(jì)方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

步驟(1)對(duì)圖像I進(jìn)行雙譜變換，圖像I第一次傅里葉變換得到對(duì)取2范數(shù)得到再進(jìn)行第二次傅里葉變換得到最后對(duì)做歸一化處理：

步驟(2)由于零均值的高斯噪聲在雙譜上集中在零值，因此對(duì)步驟(1)得到的雙譜圖進(jìn)行高斯高通濾波去除圖像中心的尖峰，由于圖像中心為具有方向特征的橢圓亮斑，但亮斑較小，方向特征不如直線明顯，直接提取易產(chǎn)生較大的誤差，且角度估計(jì)的精度對(duì)運(yùn)動(dòng)長度估計(jì)的影響很大，因此提出閾值分割后使用主成分分析方法提取出橢圓亮斑中方向特征，能夠精準(zhǔn)的估計(jì)出角度信息，可保證一定噪聲下角度估計(jì)精度在0.5°以內(nèi)，且算法魯棒性、實(shí)時(shí)性好；主成分分析求角度θ的具體過程為：

a、閾值分割后圖像中心的亮區(qū)域像素設(shè)為x_k(i_k，j_k)共有n個(gè)像素，那么X＝{x_k，k＝0，1，2.....n}，X為n*2的矩陣，每一行是每個(gè)像素的坐標(biāo)值；

b、計(jì)算協(xié)方差矩陣C＝E[X^TX]，首先對(duì)矩陣X做去中心化處理，即每一列減去列均值，將數(shù)據(jù)調(diào)整為以中心對(duì)稱的，然后通過去中心化的后的X^TX計(jì)算得到協(xié)方差矩陣C；

c、對(duì)矩陣C進(jìn)行特征值分解，得到最大特征值λ_k對(duì)應(yīng)的特征向量v_k＝(w₁，w₂)后，即可通過計(jì)算得到運(yùn)動(dòng)角度；

步驟(3)將圖像順時(shí)針旋轉(zhuǎn)θ角，在水平方向上對(duì)圖像進(jìn)行Radon變換得到類似sinc函數(shù)的曲線；

步驟(4)步驟(3)中對(duì)圖像G(x，y)旋轉(zhuǎn)θ后，此時(shí)點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)PSF的離散傅里葉變換為：

其中，N為圖像寬度，L為運(yùn)動(dòng)模糊的模糊長度，可見L與零點(diǎn)有關(guān)，即圖像G(x，y)中的暗條紋，由H(u)＝0可得：

式中，λ表示從中心開始第幾條暗條紋，取d＝u(λ+1)-u(λ)，即相鄰暗條紋間距，同樣的也是中心主瓣的一半，那么L可由以下式子計(jì)算得到：

而步驟(3)中Radon變換后即得到了模糊方向上的形如sinc函數(shù)的曲線，求取主瓣寬度2d，計(jì)算得到模糊長度L。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙譜域主成分分析的高動(dòng)態(tài)星敏感器運(yùn)動(dòng)參數(shù)估計(jì)方法，其特征在于：由于噪聲的影響，隨著噪聲水平增強(qiáng)明暗條紋，即sinc函數(shù)的波峰波谷，逐漸減弱，使用一種增強(qiáng)的微分積分方法尋找曲線的第一極小值，對(duì)曲線做微分積分處理，將尋找第一極小值轉(zhuǎn)換為尋找最小值，大大的抑制了噪聲對(duì)估計(jì)模糊長度L的影響，增強(qiáng)了算法的魯棒性。