[發明專利]一種高精度亞像素模擬星圖以及亞像素提取方法

在審

• 申請號: 202211621878.8
• 申請日: 2022-12-16
• 公開（公告）號: CN115908554A
• 公開（公告）日: 2023-04-04
• 發明（設計）人: 張輝;鮑勃屹;朱威;林尉;朱成順;方喜峰;趙孟軍;楊林初
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: G06T7/70
• 分類號: G06T7/70;G01C21/02;G06T7/136;G06T7/187;G06T3/00;G06T7/66;G06F17/18
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種高精度亞像素模擬星圖以及亞像素提取方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)輸入星敏感器CCD相機內參，以及相機視軸所在位置；

(2)讀取SAO星表文件或其他星表文件，進行遍歷星表，根據視軸所在視場的大小從星表中篩選視場內恒星，并儲存篩選所獲得的恒星的相關數據；

(3)根據CCD針孔相機模型成像原理，構建投影數學模型，將世界坐標系中的三維點狀目標投影到二維點，由天文學中常用的天球赤道坐標系變換到空間直角坐標系，再由空間直角坐標系投影到星敏感CCD相機成像坐標系，最后變換為計算機識別的像素坐標系；

(4)進行圖像數字化處理，為實現星點的亞像素顯示，根據二維高斯數學模型模擬星點光斑成像，為表示質心偏移程度，將各像素軸方向的誤差與二維高斯模型聯立，最后將光斑內像素的灰度值與星等值進行線性關聯；

(5)為達到模擬真實CCD星敏感器成像，給仿真星圖添加高斯噪音，模擬環境的干擾，添加椒鹽噪點，模擬因隨機信號的干擾而產生的噪聲；

(6)隨機視軸測試成像結果，通過亞像素級別的質心提取并對視場內任意兩恒星進行星間角距誤差分析；

(7)建立雙星角距計算目標函數，更改分辨率，迭代計算雙星角距誤差，選擇最合適星敏感器CCD相機分辨率；

(8)自適應灰度閾值分割，采集邊緣像素灰度值，獲取自適應的灰度閾值，去除偽星和由于噪聲引起的隨機誤差；

(9)對星圖進行自適應灰度閾值分割后，進行星點提取，自適應閾值分割后的星圖，信噪比低，使用連通域法，能夠更加準確提取星點光斑的像素坐標；

(10)將提取出來的星點光斑的像素坐標以及灰度值，進行擬合計算，獲得初步的含有較低誤差的星點光斑質心坐標；

(11)質心提取所得坐標計算值，對映射坐標與真實坐標進行誤差分析，顯示彌補后的質心坐標與實際坐標之間的誤差精度小于1/20Pixel，實現亞像素提取；將計算后的質心坐標根據雙星角距計算公式進行計算，得到的星間角距誤差，結果小于1″，滿足星圖模擬提取的精度需求。

2.根據權利要求1所述的一種高精度亞像素模擬星圖以及亞像素提取方法，其特征在于，步驟(2)中所述的恒星的相關數據包括赤經、赤緯以及星等。

3.根據權利要求1所述的一種高精度亞像素模擬星圖以及亞像素提取方法，其特征在于，步驟(4)中所述的灰度與星等值的線性關聯的關聯公式為：

A_i＝k×(m_max-m_i)+A_min

其中A為灰度值與m為星等。

4.根據權利要求1所述的一種高精度亞像素模擬星圖以及亞像素提取方法，其特征在于，步驟(5)中所述的環境的干擾包括外部光照，所述的隨機信號的干擾而產生噪聲包括電阻引起的熱噪聲、光子噪聲。

5.根據權利要求1所述的一種高精度亞像素模擬星圖以及亞像素提取方法，其特征在于，步驟(6)中所述的角距誤差分析的計算公式為：

式中，(x₁,y₁),(x₂,y₂)分別為兩星點的圖像坐標，f為焦距，s為單位像素值。

6.根據權利要求1所述的一種高精度亞像素模擬星圖以及亞像素提取方法，其特征在于，步驟(7)中所述的建立雙星角距計算目標函數，(θ-θ′)作為目標函數，CCD相機像元N作為優化結果，優化最適分辨率。

7.如果角度θ≈θ′，則能夠得到恒星在星敏感器CCD相機相平面內正確的投影。一種計算機存儲介質，其上存儲有計算機程序，其特征在于，該計算機程序被處理器執行時實現如權利要求1-6中任一項所述的一種高精度亞像素模擬星圖以及亞像素提取方法。

8.一種計算機設備，包括儲存器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器執行所述計算機程序時實現如權利要求1-6中任一項所述的一種高精度亞像素模擬星圖以及亞像素提取方法。