[發明專利]一種基于梯度下降法的全天空成像儀的幾何定標方法

在審

• 申請號: 202011614882.2
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112799144A
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 胡澤駿;李國君;黃德宏;韓冰;李斌
• 申請（專利權）人: 中國極地研究中心;西安電子科技大學
• 主分類號: G01V8/10
• 分類號: G01V8/10;G01V13/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 孟金喆

1.一種基于梯度下降法的全天空成像儀的幾何定標方法，其特征在于，包括：

選取全天空圖像中的目標星點，并確定所述目標星點在全天空圖像坐標系下的星點位置坐標以及在極光觀測站處全天空圖像時刻所述目標星點的真實方位角和真實天頂角；

基于所述真實方位角、所述全天空圖像中的天頂位置和地理方位構建誤差函數，并根據所述誤差函數確定真實天頂位置和真實地理方位；

根據所述星點位置坐標和所述真實天頂位置確定所述目標星點的成像半徑，并根據所述真實天頂角和所述成像半徑擬合得到所述全天空圖像中成像半徑與真實天頂角之間的關系。

2.根據權利要求1所述的幾何定標方法，其特征在于，選取全天空圖像中的目標星點，包括：

選取多張全天空圖像，并將標記出的每張全天空圖像中的星點作為所述目標星點。

3.根據權利要求1所述的幾何定標方法，其特征在于，基于所述真實方位角、所述全天空圖像中的天頂位置和地理方位構建誤差函數，包括：

基于所述真實方位角、所述全天空圖像中的天頂位置和地理方位計算所述目標星點的星點誤差項；

根據所述星點誤差項確定所述誤差函數。

4.根據權利要求3所述的幾何定標方法，其特征在于，基于所述真實方位角、所述全天空圖像中的天頂位置和地理方位計算所述目標星點的星點誤差項，包括：

按照公式：計算得到所述目標星點的星點誤差項；

其中，error_i為第i個目標星點的星點誤差項；∠S_iZN中S_i為第i個目標星點、Z為天頂、ZN為天頂Z指向正北方向的射線；Az_i為第i個目標星點的所述真實方位角。

5.根據權利要求3所述的幾何定標方法，其特征在于，根據所述星點誤差項確定誤差函數，包括：

按照公式：構建所述誤差函數；

其中，error為誤差函數；error_i為第i個目標星點的星點誤差項；m為目標星點個數。

6.根據權利要求1所述的幾何定標方法，其特征在于，根據所述誤差函數確定真實天頂位置和真實地理方位，包括：

利用梯度下降法求解所述誤差函數的最小值，并將所述最小值對應的天頂位置和地理方位確定為所述真實天頂位置和所述真實地理方位。

7.根據權利要求1所述的幾何定標方法，其特征在于，根據所述星點位置坐標和所述真實天頂位置確定所述目標星點的成像半徑，包括：

按照公式：確定所述目標星點的成像半徑；

其中，(x_i，y_i)為第i個目標星點的星點位置坐標；為所述真實天頂位置。

8.一種基于梯度下降法的全天空成像儀的幾何定標裝置，其特征在于，包括：

真實數據確定模塊，用于選取全天空圖像中的目標星點，并確定所述目標星點在全天空圖像坐標系下的星點位置坐標以及在極光觀測站處全天空圖像時刻所述目標星點的真實方位角和真實天頂角；

誤差函數構建模塊，用于基于所述真實方位角、所述全天空圖像中的天頂位置和地理方位構建誤差函數；

幾何定標確定模塊，用于根據所述誤差函數確定真實天頂位置和真實地理方位，并根據所述星點位置坐標和所述真實天頂位置確定所述目標星點的成像半徑，并根據所述真實天頂角和所述成像半徑擬合得到所述全天空圖像中成像半徑與真實天頂角之間的關系。

9.一種全天空成像儀，其特征在于，所述全天空成像儀包括：

一個或多個處理器；

存儲裝置，用于存儲一個或多個程序；

當所述一個或多個程序被所述一個或多個處理器執行，使得所述一個或多個處理器實現如權利要求1-7中任一項所述的基于梯度下降法的全天空成像儀的幾何定標方法。

10.一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，其特征在于，該程序被處理器執行時實現如權利要求1-7中任一項所述的基于梯度下降法的全天空成像儀的幾何定標方法。