[发明专利]一种星点提取与补偿方法

说明书

一种星点提取与补偿方法，基于星点成像模型建立星点像斑模板，采用相关性最大的图像配准方法利用星点像斑模板在星点所在窗口中提取星点，基于实际像斑灰度值调整星点像斑模板的灰度值，利用灰度值调整后的星点像斑模板对星点进行补偿。本发明能够在低信噪比情况下降低背景噪声影响，提高星点提取率和星点定位精度。本发明适用于星敏感器全寿命期，特别适用于星敏感器寿命末期。

技术领域

本发明涉及一种星点提取与补偿方法。

背景技术

目前，以大气环境探测、风云四号卫星为代表的重点型号任务对星敏感器的探测精度提出了更高的要求，为确保卫星正常执行在轨任务，要求星敏感器在全寿命期保证精度。对于LEO轨道，通常要求8年以上寿命，对于GEO轨道，通常要求10年以上寿命。其主要难点在于，相对于入轨初期，长期在轨运行后，由于器件老化、太空辐射等因素，导致噪声增大，图像信噪比显著降低，影响星点提取率与星点质心定位精度。如果没有相关算法，仅凭高等级的探测器与致冷等硬件手段，很难保证姿态测量的有效率和精度，在星敏感器寿命末期很难保证稳定输出姿态信息和保证精度达到要求。

一般来说，星敏感器在轨工作时间越长，噪声能量均值越高，且方差越大，目标与背景、噪声呈叠加关系，如式(1)所示，三者相互独立且可分割。

G(x,y)＝S(x,y)+B(x,y)+η(x,y)                (1)

式中，G(x,y)为某像素灰度值，S(x,y)为星点在该像素上的灰度值，B(x,y)为背景在该像素上的灰度值，η(x,y)为噪声。

在低信噪比条件下，由于S(x,y)过小与η(x,y)过大，阈值分割法无法选取合适的阈值T分割出星点像斑，即使能够分割出能量较高的个别像素，也会由于像素过少被连通域法判定为高能量噪点。

因此，在低信噪比条件下，以灰度值作为判据判断一个像素是否为星点像斑是不可行的。

发明内容

本发明提供一种星点提取与补偿方法，能够在低信噪比情况下降低背景噪声影响，提高星点提取率和星点定位精度。

为了达到上述目的，本发明提供一种星点提取与补偿方法，包含以下步骤：基于星点成像模型建立星点像斑模板，采用相关性最大的图像配准方法利用星点像斑模板在星点所在窗口中提取星点，基于实际像斑灰度值调整星点像斑模板的灰度值，利用灰度值调整后的星点像斑模板对星点进行补偿。

以星点成像模型的能量峰值坐标为中心，截取设定范围的图像作为星点像斑模板w。

在星点所在窗口中移动星点像斑模板w，逐点计算被星点像斑模板w覆盖区域的相关响应，找到最大响应区域s作为星点所在区域。

调整后的星点像斑模板为w'，w'＝αw，其中，α是灰度比例，α＝G₁/G₂，G₁是星点像斑模板w中灰度值最大的三个像素的灰度和，G₂是最大响应区域的一次微分值s'中灰度值最大的三个像素的灰度和。

当最大响应区域的一次微分值s'与调整后的星点像斑模板w'的每一像元的灰度比例β大于设定阈值，则采用调整后的星点像斑模板w'补偿最大响应区域的一次微分值s'，补偿完毕得到补偿后的星点像斑s”；

采用灰度加权法根据补偿后的星点像斑s”求取星点像斑质心坐标(x_c,y_c)；

本发明采用相关性最大的图像配准方法提取星点，并利用调整后的星点像斑模板对星点补偿，能够在低信噪比情况下降低背景噪声影响，提高星点提取率和星点定位精度。本发明适用于星敏感器全寿命期，特别适用于星敏感器寿命末期。

附图说明