[发明专利]一种空间目标光度数据提取方法

说明书

本发明涉及一种空间目标光度数据提取方法，用于解决空间目标光度数据提取过程中，受随机干扰影响导致光度数据噪点和奇异点多的问题。本发明在图像二维空间维度下，采用在频率域消除背景对图像的影响和在频率域消除背景序列对光散射强度序列的影响的方法，具体包括图像准备、图像区域选择、二维图像频率域消除背景噪声影响、一维光强度频率域消除背景噪声和星等数据求解五个步骤。本发明能够有效抑制随机噪声，实现高精度目标星等数据的提取，对星等数据的获取和应用具有重要的理论意义和实用价值，进而为空间目标探测识别研究提供技术支持。

技术领域

本发明涉及空间目标光度特征测量与反演技术领域，具体涉及一种空间目标光度数据提取方法。

背景技术

随着航天技术的发展，人造空间目标的数量逐年递增，如何利用目标多维度特征实现空间资产的运行维护与安全管理成为热点研究方向。光度特征是空间目标的重要物理特征之一，能在一定程度上反映目标的尺寸、形状、类别、表面材质、姿态及运行状态等特征，可以用于空间目标的辅助识别。利用相机拍摄空间目标，根据获取的图像进行光度反演计算是获取空间目标光度特性最有效且应用最广泛的方法。

目前，在传统的计算目标光度信息提取方法中，利用目标存在的图像区域减去背景区域的图像，再对图像差值进行加和作为目标的光散射强度，利用其跟标准参考恒星在可见光波段的强度比值可以计算目标的亮度星等值。地基测量设备对人造目标光度数据测量时由于目标光度数据较弱，且距离较远，在成像面上是一个非常小的斑，光散射强度提取计算时受到的随机干扰的影响程度大，导致光度数据噪点和奇异点较多。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种空间目标光度数据提取方法，能够有效抑制随机噪声，实现高精度目标星等数据的提取，对星等数据的获取和应用具有重要的理论意义和实用价值，进而为空间目标探测识别研究提供技术支持。

具体包括以下内容：

在图像二维空间维度下，采用在频率域消除背景对图像的影响和在频率域消除背景序列对光散射强度序列的影响的方法，具体包括图像准备、图像区域选择、二维图像频率域消除背景噪声影响、一维光强度频率域消除背景噪声和星等数据求解五个步骤。

图像区域选择进一步包括：逐帧提取光学图像数据，在每帧图像中选择三块区域，分别是目标区域、背景参考区域1、背景参考区域2，三块区域的面积大小一致，目标区域包含要提取的空间目标图像。

二维图像频率域消除背景噪声影响进一步包括：

首先，对每帧的目标区域、背景参考区域1、背景参考区域2分别做二维傅里叶变换；得到目标区域和背景参考区域1傅里叶变换结果中的二维幅值分布结果和相位值分布结果；同样得到背景参考区域2傅里叶变换结果中的二维幅值分布结果；

然后，用目标区域的二维幅值分布结果减去参考区域2的二维幅值分布结果，得到目标区域幅值剩余强度二维分布结果；用参考区域1的二维幅值结果减去参考区域2的二维幅值分布结果，得到参考区域1的幅值剩余强度二维分布结果；

最后，用目标区域幅值剩余强度二维分布结果乘以目标区域相位值分布结果，并依次作反傅里叶变换和求幅值操作得到目标区域去噪强度值二维分布结果；用参考区域1幅值剩余强度二维幅值分布结果乘以背景参考区域1相位值分布结果，并依次作反傅里叶变换和求幅值操作得到背景参考区域1去噪强度值二维分布结果。

一维光强度频率域消除背景噪声进一步包括：

首先，从目标区域去噪强度值二维分布中统计目标实际覆盖像素的个数，并计算这些像素对应的去噪强度值之和，即得到目标的光散射强度值；在背景参考区域1去噪强度值二维分布结果中随机提取与目标实际覆盖像素个数相同的像素数，并计算这些像素对应的去噪强度值之和，即得到参考区域1的光散射强度值；