[发明专利]一种静态红外地球敏感器光点图像中心提取方法

说明书

本发明公开了一种静态红外地球敏感器光点图像中心提取方法，该方法包括：首先，在红外光点图像上构建一种光点局部世界坐标系，将光点等高层轮廓点坐标转换到光点局部世界坐标系中。然后，在光点局部世界坐标系上，采用一种多层立体矢量差积技术计算等高层光点轮廓的中心矢量，求和并单位化后得到光点图像的中心矢量；最后，由光点图像中心矢量计算确定光点图像中心精确位置坐标。本发明充分利用提出的光点局部世界坐标系的物理性优势，巧妙地结合等高层上多层立体矢量差积技术，有效可靠地实现了静态红外地球敏感器红外光点图像中心的提取，计算简单且工程实现容易。

技术领域

本发明涉及红外视觉测量技术领域，特别是一种静态红外地球敏感器光点图像中心提取方法，用于静态红外地球敏感器技术。

背景技术

红外地球敏感器是卫星姿态控制系统的一个重要测量部件，也是最早用于卫星姿态测量的姿态敏感器，用于测量卫星相对于地球中心的俯仰和滚动角度。传统的红外地球敏感器使用单元探测器，通过可动部件如扫描镜扫视地球边界信息。传统红外地球敏感器制造过程复杂、周期长，重量和功耗较大。

静态红外地球敏感器通过焦平面探测器获得整个地球红外辐射图像，有利于得到更多的边界信息，可取得更高的测量精度。同时，静态地球敏感器没有可动部件，在功耗、重量、外型尺寸及可靠性方面具有优势，可满足长寿命、轻小型化等要求，静态红外地球敏感器已成为未来红外地球敏感器的发展方向。

在静态红外地球敏感器标定和调试中，需要对红外光点的位置进行高精度识别和提取，以便计算敏感器的结构配置参数(如锥台角)和光学系统参数(如焦距、主点坐标)等。

静态红外地球敏感器仅对14μm～16μm的极窄波段红外辐射进行成像，且探测器制造水平及工艺、响应率、非均匀性较差等原因，静态红外地球敏感器成像效果信噪比低、噪声明显。传统的灰度重心、曲面拟合等光点中心提取方法无法满足此种情况下的应用。因此如何准确可靠地实现对14μm～16μm波段红外光点图像中心的提取是静态红外地球敏感器研制中的技术难点。

发明内容

有鉴于此，本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，解决静态红外地球敏感器研制的技术难题，提供一种静态红外地球敏感器光点图像中心提取方法。

为达到上述目的，本发明的技术解决方案是：一种静态红外地球敏感器光点图像中心提取方法，该方法包括以下步骤：对静态红外地球敏感器红外光点阵列图像提取各光点等高层轮廓点；计算能量包络质心；在静态红外地球敏感器红外光点阵列图像上构建光点局部世界坐标系；将各光点等高层轮廓点坐标转换到光点局部世界坐标系中；在光点局部世界坐标系上，根据多层立体矢量差积方法得到各光点等高层轮廓点的中心矢量；将各光点等高层轮廓点的中心矢量求和并单位化，得到光点图像的中心矢量；利用光点图像中心矢量计算确定光点图像中心精确位置坐标。

上述静态红外地球敏感器光点图像中心提取方法中，对静态红外地球敏感器红外光点阵列图像提取光点等高层轮廓点包括：将静态红外地球敏感器红外光点阵列图像中光点按照灰度能量分布展开，即建立图像灰度分布函数g(x,y)，其中x,y为图像像素坐标，函数g为图像灰度值；预设灰度值为V_i的阈值平面，使该阈值平面与光点灰度能量分布灰度值进行相交截取，将光点灰度能量分布按灰度值等级分成各等高层轮廓，得到各光点等高层轮廓点。

上述静态红外地球敏感器光点图像中心提取方法中，选取灰度值为V_i的阈值平面截取形成的能量包络，则此能量包络的质心为M(x_m,y_m)，其中：