[發(fā)明專利]一種星圖精確配準(zhǔn)方法、裝置、計(jì)算機(jī)設(shè)備和存儲(chǔ)介質(zhì)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210756076.1
• 申請(qǐng)日: 2022-06-30
• 公開（公告）號(hào): CN114820738B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 牛照東;孫權(quán);張萬(wàn)青
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍國(guó)防科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T7/33
• 分類號(hào): G06T7/33;G06T7/66;G06V10/50;G06V10/74;G06K9/62
• 代理公司: 長(zhǎng)沙國(guó)科天河知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 43225
• 代理人: 李楊

本申請(qǐng)涉及一種星圖精確配準(zhǔn)方法、裝置、計(jì)算機(jī)設(shè)備和存儲(chǔ)介質(zhì)。方法包括：通過(guò)從待配準(zhǔn)星圖和參考星圖進(jìn)行星點(diǎn)提取得到對(duì)應(yīng)點(diǎn)集后，計(jì)算待配準(zhǔn)星圖與參考星圖星象質(zhì)心距離，得到待聚類距離矢量，根據(jù)待聚類距離矢量的直方圖得到粗配準(zhǔn)閾值區(qū)間，以對(duì)待配準(zhǔn)星圖與參考星圖進(jìn)行粗配準(zhǔn)，其中，直方圖的間隔由待配準(zhǔn)星圖和參考星圖之間的平移量估計(jì)得到；在粗配準(zhǔn)的基礎(chǔ)上利用最小二乘迭代刪除錯(cuò)誤和誤差較大的配準(zhǔn)星點(diǎn)，達(dá)到精確配準(zhǔn)的目的。本發(fā)明方法具有魯棒性強(qiáng)、實(shí)時(shí)性好、配準(zhǔn)精度高的特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及圖像分析技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于聚類和最小二乘迭代估計(jì)的星圖精確配準(zhǔn)方法、裝置、計(jì)算機(jī)設(shè)備和存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)

星圖配準(zhǔn)是差分法背景恒星抑制環(huán)節(jié)的最關(guān)鍵技術(shù)，其配準(zhǔn)精度決定了背景恒星的抑制效果，進(jìn)而決定了光學(xué)圖像空間碎片檢測(cè)效果，因此高精度星圖配準(zhǔn)是保證弱小空間碎片被有效檢測(cè)的基礎(chǔ)。

首先需要明確的是該發(fā)明中的星圖配準(zhǔn)是一項(xiàng)獲取鄰幀間對(duì)應(yīng)恒星位置變換關(guān)系的技術(shù)，其與獲取星圖中星點(diǎn)與標(biāo)準(zhǔn)星表中對(duì)應(yīng)星點(diǎn)變換關(guān)系的星圖匹配技術(shù)不同。在光學(xué)空間碎片監(jiān)視應(yīng)用中，望遠(yuǎn)鏡視場(chǎng)內(nèi)除空間碎片目標(biāo)外還存在大量背景恒星，背景恒星和空間碎片目標(biāo)星象相似度高不易辨別，因此背景恒星抑制成為空間碎片目標(biāo)檢測(cè)的關(guān)鍵步驟。目前背景恒星抑制主要有標(biāo)準(zhǔn)星表抑制和幀間差分法兩類，標(biāo)準(zhǔn)星表抑制法的關(guān)鍵步驟是星圖匹配算法，需已知視軸指向，像元角分辨率等先驗(yàn)信息，星圖匹配結(jié)果僅能夠確定恒星在星圖上的質(zhì)心位置信息，缺少恒星形狀信息，因此在抑制結(jié)果中通常會(huì)有部分星象殘留，導(dǎo)致虛警，且對(duì)于大視場(chǎng)星圖因恒星數(shù)目眾多星圖匹配過(guò)程計(jì)算量較大實(shí)時(shí)性不高。幀間差分法基于如下先驗(yàn)：正常工作的望遠(yuǎn)鏡鄰幀時(shí)間間隔短，觀測(cè)天區(qū)絕大部分重疊在一起，且視場(chǎng)內(nèi)背景恒星視速度基本一致，基于該先驗(yàn)可以應(yīng)用差分法對(duì)重疊區(qū)內(nèi)背景恒星進(jìn)行抑制。差分法的關(guān)鍵是對(duì)幀間恒星進(jìn)行精確配準(zhǔn)，因視場(chǎng)內(nèi)背景恒星視速度基本一致所以星象也基本一致，因此在精確配準(zhǔn)的基礎(chǔ)上能夠很好的對(duì)重疊區(qū)內(nèi)恒星進(jìn)行抑制，無(wú)殘留星象問(wèn)題。

根據(jù)可查閱的公開文獻(xiàn)可知，目前應(yīng)用于星圖配準(zhǔn)的方法主要有相關(guān)類：基于灰度相關(guān)性的灰度相關(guān)法，互信息法，基于頻域相位相關(guān)性的傅里葉—梅林變換方法；特征匹配類：以星三角為基本單元的鋼網(wǎng)圖像配準(zhǔn)法，基于幾何不變量的配準(zhǔn)法等。

具體來(lái)說(shuō)基于灰度相關(guān)性的灰度相關(guān)法和互信息法需要通過(guò)搜索獲得最優(yōu)配準(zhǔn)參數(shù)，計(jì)算量較大、精度一般僅能達(dá)到像素級(jí)，且當(dāng)恒星比較稀疏時(shí)經(jīng)常存在配準(zhǔn)失敗的情況；基于頻域相位相關(guān)的傅里葉—梅林變換法能夠直接計(jì)算出配準(zhǔn)參數(shù)，但同樣存在計(jì)算量大，稀疏星點(diǎn)配準(zhǔn)失敗情況；以星三角為基本單元的鋼網(wǎng)星圖配準(zhǔn)法需要光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)作為先驗(yàn)，其過(guò)程同樣需要通過(guò)搜索獲得最優(yōu)配準(zhǔn)參數(shù)，其計(jì)算量較大，精度難以保證；基于幾何不變量的配準(zhǔn)法以幾何不變量為匹配特征利用其提出的匹配代價(jià)函數(shù)對(duì)星圖進(jìn)行配準(zhǔn)，根據(jù)其代價(jià)函數(shù)可知該方法過(guò)于依賴幾何不變量矢量中的單個(gè)元素，在恒星數(shù)量很大時(shí)容易誤匹配。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，提供一種能夠提高星圖配準(zhǔn)魯棒性、實(shí)時(shí)性和配準(zhǔn)精度的星圖精確配準(zhǔn)方法、裝置、計(jì)算機(jī)設(shè)備和存儲(chǔ)介質(zhì)。

一種星圖精確配準(zhǔn)方法，所述方法包括：

獲取待配準(zhǔn)星圖和參考星圖，分別得到所述待配準(zhǔn)星圖星象質(zhì)心的第一點(diǎn)集，以及所述參考星圖星象質(zhì)心的第二點(diǎn)集；

根據(jù)所述第一點(diǎn)集和所述第二點(diǎn)集計(jì)算所述待配準(zhǔn)星圖與所述參考星圖星象質(zhì)心距離，得到待聚類距離矢量；

根據(jù)所述待聚類距離矢量得到其對(duì)應(yīng)的直方圖，根據(jù)所述直方圖得到粗配準(zhǔn)閾值區(qū)間；所述粗配準(zhǔn)閾值區(qū)間為所述直方圖中點(diǎn)數(shù)最多的間隔區(qū)間；所述直方圖的間隔由所述待配準(zhǔn)星圖和所述參考星圖之間的平移量估計(jì)得到；

根據(jù)所述粗配準(zhǔn)閾值區(qū)間，將所述待聚類距離矢量中元素值處于所述粗配準(zhǔn)閾值區(qū)間內(nèi)的點(diǎn)對(duì)篩選出來(lái)，得到粗配準(zhǔn)成功的待匹配星點(diǎn)和對(duì)應(yīng)的參考星點(diǎn)，分別為第三點(diǎn)集和第四點(diǎn)集；