[发明专利]一种在轨实时去除APS星敏感器固定模式噪声的方法

说明书

本发明公开了一种可自适应调整噪声估计矩阵的在轨实时去除APS星敏感器固定模式噪声的方法，包括：步骤(1)、星图阈值分割、质心粗提取；步骤(2)、自适应调整估计矩阵大小；步骤(3)、星点固定噪声估计矩阵初始化；步骤(4)、固定噪声估计矩阵的更新；步骤(5)、去除固定噪声后的星点精确质心。该方法运用了根据星点像素周围像素估计固定模式噪声的手段，随着星点质心的移动更新固定噪声的估计值。解决了以往星敏感器固定模式噪声需要地面存储、维护以及在轨随时间失效的问题，实现了星敏感器固定模式噪声的在轨实时纠正，有效、快速。

技术领域

本发明涉及星敏感器图像预处理领域，具体涉及一种可自适应调整噪声估计矩阵的在轨实时去除APS星敏感器固定模式噪声的方法。

背景技术

星点是弱光目标，像素少，亮度低，因此光学探测器在星跟踪器中的应用中需要探测器具有高灵敏度和低噪声，其中探测器所带来的固定模式噪声、暗电流噪声以及读出噪声。在图像后期预处理时很难去除探测器所带来的噪声，这将会使得星点质心提取精度大大降低。因此去除固定噪声必要的。

而在传统的星敏感器中，采用地面维护重新校准的方法去除固定噪声：在地面上用探测器拍摄没有任何对象的图作为参考图并存储在星敏感器中，该参考图上包含了一定的固定噪声。将星图与参考图作减即可得到纠正后的星图。这种方法简单，但是需要地面维护设备以及占用星敏感器中的存储内存，并且固定噪声随着时间推移也会发生一定程度的改变，并不是位置一定的常数，因此传统方法随着时间，误差会越来越大。

Jena-Optronik发表的《Intelligent error correction method applied on anactive pixel sensor based star tracker》也是在轨实时去除APS星敏感器的固定模式噪声，但是只针对帧间质心朝同一方向移动且位移为1像素的情况提出了解决方案，并没有涉及到帧间质心位移方向多变、位移量超过1像素的情况，且没有涉及到自适应调整噪声估计矩阵的大小，而是直接设置噪声估计矩阵大小为7*7，星点矩阵大小为5*5，存在很大的弊端。综上所述，上述方法并未涉及到自适应调整噪声估计矩阵的在轨实时去除APS星敏感器固定模式噪声的方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：针对目前星敏感器固定噪声去除问题，提出一种对星敏感器在轨进行实时去除固定噪声的方法，该方法同样适用于其他敏感器的固定噪声去除。

本发明采用的技术方案为：一种在轨实时去除APS星敏感器固定模式噪声的方法，该方法基于可自适应调整的噪声估计矩阵，该方法包括如下步骤：

步骤(1)、对星图进行阈值分割、连通域分析，根据星点区域S各个像素的位置信息计算出星点的粗质心，计算公式如下：

其中，S为星点区域，x(i,j)、y(i,j)分别为S区域中索引为(i,j)的像素在图像上的x、y坐标，N_S为S区域的像素总数，为计算得到的星点粗质心横纵坐标；

步骤(2)、根据帧间质心的位移大小自适应调整噪声估计矩阵的大小：

其中，s为星点矩阵大小且s为固定值，一般取为5，该矩阵为方阵，Δ为帧间星点质心位移像素个数，n为噪声估计矩阵大小，该矩阵为方阵，当确定星点矩阵大小为s后，若帧间质心位移小于1像素，噪声估计矩阵的大小n则设置为s+2；若质心位移大于1像素小于2像素，n则设置为s+4；若质心位移大于2像素小于3像素，n则设置为s+6；

步骤(3)、根据步骤(1)得到的粗质心在星图上以质心为中心取s*s区域为星点区域矩阵S，取n*n区域为固定噪声估计矩阵N；

开始N的初始化过程：