[發明專利]一種三探頭紅外成像系統圖像特征點融合方法

有效

• 申請號: 202011181778.9
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112504464B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 周昊;鄧樓樓;田信靈;劉旭力;呂政欣;王偉華;蓋芳欽;左富昌;張朋;張海力;胡新超;韓星;陳樹琪;種會萱;董超;趙媛;常曄
• 申請（專利權）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: G01J5/00
• 分類號: G01J5/00;G01J5/02;G01J5/53;G01C21/24
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 陳鵬

一種三探頭紅外成像系統圖像特征點融合方法，通過標定出各探頭在整機坐標系下的安裝角度值，并確定各紅外探頭的光學中心坐標以及光學焦距，進行特征邊界點坐標計算、探頭坐標系下特征邊界點單位矢量計算以及整機坐標系下特征邊界點單位矢量計算，以實現通過三個邊界得到的地球圓盤邊緣信息進而計算得出地心矢量信息的目的，方法流程清晰，計算精度高，觀測可靠性高。

技術領域

本發明涉及一種三探頭紅外成像系統圖像特征點融合方法，屬于紅外視覺測量技術領域。

背景技術

紅外地球敏感器是航天器姿軌控分系統的主要部件，其作用就是測量航天器相對于地球的方位從而得出航天器的姿態信息。隨著紅外焦平面探測器、熱電堆探測器以及熱釋電探測器等紅外探測器技術的發展與進步，以電子掃描式替代傳統機械掃描的新一代靜態紅外地球敏感器產品陸續問世。微型靜態紅外地球敏感器采用熱電堆陣列式紅外探測器，通過對14～16μm波段的地球紅外輻射部分區域進行成像，通過數字圖像信息處理和信息融合得到敏感器坐標系中指向地球中心的矢量信息。

微型靜態紅外地球敏感器需要滿足300～1500km低軌道范圍，若采用單光學系統成像方案，其視場最低也要大于160°才能夠滿足測量要求。單光學系統視場要求過大，給光學系統設計帶來巨大的壓力，并且不易于整機精度提升。

發明內容

本發明解決的技術問題是：針對目前現有技術中，傳統單光學系統程序方案要求視場范圍過大，不易于進行光學系統設計的問題，提出了一種三探頭紅外成像系統圖像特征點融合方法。

本發明解決上述技術問題是通過如下技術方案予以實現的：

一種三探頭紅外成像系統圖像特征點融合方法，步驟如下：

(1)將微型靜態紅外地球敏感器安裝于三軸轉臺臺面上，調整紅外平行光管及高溫黑體位置至微型靜態紅外地球敏感器的三個紅外探頭均滿足觀測需求；

(2)根據三軸轉臺、紅外平行光管及高溫黑體建立參數標定系統，利用參數標定系統于整機坐標系下對各紅外探頭的安裝角度進行標定；

(3)根據步驟(2)所得三個紅外探頭的標定安裝角度，確定各紅外探頭于各紅外探頭圖像物理坐標系內的光學中心坐標，同時確定各紅外探頭于對應的紅外探頭坐標系內的光學焦距；

(4)通過各紅外探頭采集目標圖像，并于各紅外探頭圖像物理坐標系內，提取所得紅外探頭圖像的特征邊界點坐標；

(5)根據步驟(4)所得特征邊界點坐標及步驟(3)所得各紅外探頭對應的光學焦距，計算各紅外探頭于各自紅外探頭坐標系下的特征邊界點單位矢量；

(6)利用步驟(2)所得各紅外探頭對應的光學焦距及步驟(5)所得各紅外探頭的特征邊界點單位矢量計算整機坐標系下，各紅外探頭的特征邊界點單位矢量。

所述步驟(1)中，在參數標定系統中，高溫黑體表面設置于紅外平行光管孔徑光闌處，令高溫黑體輻射充滿孔徑光闌，各紅外探頭的基準鏡法線光軸與平行光管光軸重合。

所述步驟(2)中，各紅外探頭的安裝角度的標定方法具體為：

(2-1)根據觀測需求預設各紅外探頭的安裝角度設計值，其中第一紅外探頭、第二紅外探頭、第三紅外探頭的安裝角度設計值分別為(α₁’、β₁’、γ₁’)、(α₂’、β₂’、γ₂’)、(α₃’、β₃’、γ₃’)；