[發(fā)明專利]一種星敏感器偽星目標(biāo)濾除方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011241781.5
• 申請(qǐng)日: 2020-11-09
• 公開（公告）號(hào): CN112581548B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王亮;朱生國(guó);黃海;尹偉;李奇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中光電技術(shù)研究所（中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一七研究所）
• 主分類號(hào): G06T7/90
• 分類號(hào): G06T7/90;G06T7/11;G06T7/136;G06T7/187;G06T5/00;G06V10/762
• 代理公司: 武漢藍(lán)寶石專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42242
• 代理人: 高蘭

1.一種星敏感器偽星目標(biāo)濾除方法，其特征在于，包括：

S1、基于目標(biāo)周邊局部背景灰度對(duì)目標(biāo)背景進(jìn)行曲面擬合，得到背景區(qū)域像素的擬合灰度和目標(biāo)區(qū)域像素的背景灰度，根據(jù)背景區(qū)域各像素的真實(shí)灰度和擬合灰度，計(jì)算背景區(qū)域像素的灰度方差；

S2、根據(jù)背景區(qū)域像素的灰度方差與目標(biāo)區(qū)域像素的背景灰度值計(jì)算目標(biāo)區(qū)域各像素的分割閾值，對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行閾值分割得到目標(biāo)的真實(shí)灰度信息，并將目標(biāo)從背景中分割出來；

其中，所述根據(jù)背景區(qū)域像素的灰度方差與目標(biāo)區(qū)域像素的背景灰度值計(jì)算目標(biāo)區(qū)域各像素的分割閾值包括：

根據(jù)公式T(i,j)＝G(i,j)+σ×std計(jì)算目標(biāo)區(qū)域各像素的分割閾值，其中，T(i，j)表示目標(biāo)分割閾值，G(i,j)表示目標(biāo)區(qū)域像素的背景擬合灰度，σ為閾值分割系數(shù)，std表示背景區(qū)域像素的灰度方差；

計(jì)算閾值分割后的目標(biāo)灰度f(i,j)，計(jì)算公式如下：

式中，F(xiàn)(i,j)表示目標(biāo)區(qū)域像素的真實(shí)灰度值，i，j表示目標(biāo)區(qū)域像素的位置坐標(biāo)；

S3、將閾值分割后的目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行目標(biāo)聚類處理，以目標(biāo)中心像素為起點(diǎn)進(jìn)行八連通域區(qū)域生長(zhǎng)聚類，確定目標(biāo)成像像素；

S4、獲取目標(biāo)的灰度信息，基于星目標(biāo)二維高斯分布成像模型估算目標(biāo)成像參數(shù)，得到目標(biāo)擬合灰度信息，若目標(biāo)成像參數(shù)sigma值大于第一閾值，則該目標(biāo)作為偽星目標(biāo)進(jìn)行濾除；

其中，所述基于星目標(biāo)二維高斯分布成像模型估算目標(biāo)成像參數(shù)，得到目標(biāo)擬合灰度信息包括：

星目標(biāo)成像符合二維高斯分布模型，成像模型為：

其中，X＝[x,y]^T為像素位置坐標(biāo)；X_C＝[x_c,y_c]^T為星點(diǎn)質(zhì)心位置坐標(biāo)，G表示星目標(biāo)能量，R為2×2對(duì)稱協(xié)方差矩陣，σ_x、σ_y表示星目標(biāo)x方向和y方向的標(biāo)準(zhǔn)差，ρ表示x方向和y方向的相關(guān)性，協(xié)方差矩陣結(jié)構(gòu)為：

對(duì)星目標(biāo)成像模型公式取自然對(duì)數(shù)并化簡(jiǎn)可得：

其中，D＝R^-1，令f為目標(biāo)成像像素的灰度值，a₀表示變量；

為1×2矩陣，可用[a₁a₂]表示，[d_ij]i,j＝1...2表示D中的各個(gè)元素，由于R為正定對(duì)稱矩陣，其逆矩陣D也為對(duì)稱矩陣，d₁₂＝d₂₁＝d₂；

代入上式展開可得：

則有：

等效于：

其中，表示測(cè)量值矢量，n為星目標(biāo)灰度分布的像素個(gè)數(shù)，z為未知的7×1的未知矢量，x_i，y_i表示目標(biāo)第i個(gè)像素的位置坐標(biāo)，i＝1,2,...,n；

計(jì)算可得：

對(duì)目標(biāo)灰度加權(quán)計(jì)算目標(biāo)成像參數(shù)，權(quán)值確定公式如下：

式中，W(i,j)為目標(biāo)第i個(gè)像素的權(quán)值，Δ為一個(gè)小值，用于阻止分母趨近于0，表示第m個(gè)目標(biāo)成像像素的測(cè)量值，表示第i個(gè)像素的測(cè)量值；

則有：

S5、獲取目標(biāo)真實(shí)灰度信息和目標(biāo)擬合灰度信息，通過計(jì)算目標(biāo)真實(shí)灰度與目標(biāo)擬合灰度之差得到目標(biāo)灰度的擬合殘差，并根據(jù)目標(biāo)灰度的擬合殘差計(jì)算目標(biāo)恒星能量分布置信度；

S6、若目標(biāo)恒星能量分布置信度值大于第二閾值，則判定目標(biāo)不服從恒星能量分布，并作為偽星目標(biāo)進(jìn)行濾除。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于目標(biāo)周邊局部背景灰度對(duì)目標(biāo)背景進(jìn)行曲面擬合，得到背景區(qū)域像素的擬合灰度和目標(biāo)區(qū)域像素的背景灰度包括：

目標(biāo)背景信息的擬合方程為z＝a₀+a₁x+a₂xy+a₃y，令z≡p(x,y)，p(x,y)表示像素位置[x,y]的灰度值，則有：

式中，a表示目標(biāo)背景灰度擬合參數(shù)向量，H表示目標(biāo)背景像素位置系數(shù)矩陣，表示目標(biāo)背景像素灰度向量，采用最小二乘算法計(jì)算出系數(shù)a，估算得到目標(biāo)的背景灰度信息。