基于姿态关联图像叠加的全天时星敏感器星点提取方法与流程

文档序号:15631529发布日期:2018-10-12 20:43

技术特征:

1.一种基于姿态关联图像叠加的全天时星敏感器星点提取方法,其特征在于,包括以下步骤:

1)采用星敏感器连续拍摄多帧的星图;

2)利用捷联惯导提供的先验姿态信息和星惯安装矩阵预测星敏感器中在当前姿态下所能拍摄到的星点的天球坐标和图像坐标;

3)根据捷联惯导预测得到的星点在探测器上的天球坐标和图像坐标,选定每帧星图中的星点提取窗口;

4)利用捷联惯导提供的连续拍摄的多帧星图之间的帧间角度变化关系,对多星图中同一星点对应的提取窗口进行平移和旋转变换,将其关联到最后一帧星图中,并将关联后的星图进行叠加;

5)利用关联叠加后的星图进行星点提取。

2.根据权利要求1所述的基于姿态关联图像叠加的全天时星敏感器星点提取方法,其特征在于,步骤2)的具体实现过程包括:

1)在tk时刻获取捷联惯导输出的姿态信息,并估计星敏感器的姿态,在星敏感器的第k个采样时刻同时获取捷联惯导的姿态输出数据,将在星敏感器tk采样时刻捷联惯导输出的载体坐标系相对于惯性系的坐标变换矩阵记为利用计算星敏感器姿态矩阵的估计值

2)根据星敏感器的姿态估计值和星敏感器的光学参数预测星敏感器视场内可以观测到的恒星,并获取星表中相应恒星的信息;

3)从星表中选取天球坐标满足下式条件的恒星:

其中RAk,0为光轴指向的天球赤经,Deck,0为光轴指向的天球赤纬,RAk,j为第k个采样时刻时,第j个星点的赤经;Deck,j为第k个采样时刻,第j个星点的赤纬;ΔRAk,j=RAk,j-RAk,0,FOV为星敏感器的视场大小;Mvk,j为第k个采样时刻时,第j个星点的星等;Mvmax为星敏感器可以探测到的最大星等;将筛选得到的恒星按星等从低到高的顺序排列,记录其星号、星等Mvk,j、以及天球坐标(RAk,j,Deck,j);

4)根据星敏感器的光学参数计算步骤3)所筛选到的恒星的图像坐标。

3.根据权利要求2所述的基于姿态关联图像叠加的全天时星敏感器星点提取方法,其特征在于,其中,

4.根据权利要求2所述的基于姿态关联图像叠加的全天时星敏感器星点提取方法,其特征在于,采用下式计算tk时刻星敏感器拍摄到的图像中第j颗恒星在星敏感器图像坐标系内的图像坐标估计值:

其中,(u0,v0)为星敏感器主点,f为星敏感器镜头焦距,κ为像元尺寸,duk,j,dvk,j为镜头畸变量;

5.根据权利要求4所述的基于姿态关联图像叠加的全天时星敏感器星点提取方法,其特征在于,以预测得到的星点位置为中心选择星点提取窗口,当提取窗口大小为M像素×M像素时,提取窗口的图像坐标(uk,vk)满足:

6.根据权利要求5所述的基于姿态关联图像叠加的全天时星敏感器星点提取方法,其特征在于,M=20。

7.根据权利要求5所述的基于姿态关联图像叠加的全天时星敏感器星点提取方法,其特征在于,关联叠加的具体实现过程包括:

1)对于第k-l个采样时刻tk-l的星敏感器坐标系相对于第k个采样时刻tk星敏感器坐标系之间的坐标变换矩阵,即关联矩阵用下式计算,l=1,...,L:

其中,为星敏感器坐标系相对于载体坐标系的坐标变换矩阵,L为用于关联叠加的星图帧数;

2)利用关联矩阵建立tk-l时刻的图像坐标与tk时刻的图像坐标之间的关联变换:

其中,为tk-l时刻的细分图像坐标关联到tk时刻后的预测细分图像坐标;θx,θy,θz分别为星敏感器绕其x轴、y轴以及z轴的转动欧拉角;G为细分倍数;(tu,tv)为星图之间的平移量;为tk-l时刻星敏感器像面上的细分像元。

8.根据权利要求7所述的基于姿态关联图像叠加的全天时星敏感器星点提取方法,其特征在于,关联叠加的方法如下:将tk-l时刻的细分图像坐标关联到tk时刻后,得到关联后的细分图像坐标对其进行四舍五入取整,得到取整后的坐标为INT表示四舍五入取整运算;坐标取整后的图像灰度等于取整前的图像灰度将tk-l时刻图像坐标经过关联变换并取整后的细分图像坐标与tk时刻图像坐标的灰度图像灰度进行叠加,即对于细分提取窗口中任意满足的细分像素点,叠加后的像素灰度值由下式计算得到:

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