天体拍摄方法、装置、卫星及计算机可读存储介质与流程

本申请属于卫星数据处理领域，具体涉及一种天体拍摄方法、装置、卫星及计算机可读存储介质。

背景技术：

随着商业卫星业务的不断发展，商业卫星公司的业务范围从面向灾情防控单位等事业单位的对地观测任务，拓展到面向普通用户，从而用户可以根据自身需求向卫星发起拍摄任务，卫星可以基于拍摄任务对拍摄任务所包括的目标进行拍摄，并将相应的图像下传至地面站处理后分发至用户。

然而由于卫星拍摄的结果受拍摄角度、相机分辨率等影响，导致拍摄的图像有效性较差，无法满足用户需求。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种天体拍摄方法、装置、卫星及计算机可读存储介质，可以保证用户最终所获取到的拍摄图像为用户所需的图像，提升图像的有效性。

本申请的实施例是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供一种天体拍摄方法，应用于卫星，所述卫星包括星载相机，所述方法包括：获取拍摄任务，并根据所述拍摄任务确定与所述拍摄任务对应的待拍摄天体和待拍摄时间；在确定所述待拍摄时间到达时，利用所述星载相机对所述待拍摄天体进行拍摄，得到拍摄图像；利用图像匹配算法对所述拍摄图像与所述卫星中预存的数据进行匹配，并根据匹配结果判断所述拍摄图像是否为所述待拍摄天体的图像，若是则将所述拍摄图像下传地面端。

当通过卫星执行拍摄任务得到拍摄图像后，并不是直接将拍摄图像下传至地面端，而是先对拍摄图像进行判断，确定其是否为拍摄任务所对应的待拍摄天体的图像，在确定拍摄图像是拍摄任务所对应的待拍摄天体的图像时，才将拍摄图像下传地面端，从而提升图像的有效性。

结合第一方面实施例，在一种可能的实施方式中，所述预存的数据包括与各个天体对应的参考图像；所述利用图像匹配算法对所述拍摄图像与所述卫星中预存的数据进行匹配，并根据匹配结果判断所述拍摄图像是否为所述待拍摄天体的图像，包括：从所述预存的数据中获取与所述待拍摄天体对应的参考图像作为比对图像，并采用结构相似性算法，计算所述拍摄图像与所述比对图像之间的相似度；根据所述拍摄图像与所述比对图像之间的相似度，判断所述拍摄图像所属天体信息是否为所述待拍摄天体；若所述拍摄图像与所述比对图像之间的相似度大于第一预设阈值，则表征所述拍摄图像所属天体信息为所述待拍摄天体。

结合第一方面实施例，在一种可能的实施方式中，所述预存的数据包括与各个天体对应的参考图像的均值哈希；所述利用图像匹配算法对所述拍摄图像与所述卫星中预存的数据进行匹配，并根据匹配结果判断所述拍摄图像是否为所述待拍摄天体的图像，包括：采用感知哈希算法，计算所述拍摄图像的基于低频的均值哈希；从所述预存的数据中获取与所述待拍摄天体对应的参考图像的均值哈希作为比对均值哈希；比对所述拍摄图像的均值哈希与所述比对均值哈希之间的汉明距离，并根据所述拍摄图像的均值哈希与所述比对均值哈希之间的汉明距离，判断所述拍摄图像所属天体信息是否为所述待拍摄天体；若所述拍摄图像的均值哈希与所述比对均值哈希之间的汉明距离小于第二预设阈值，则表征所述拍摄图像所属天体信息为所述待拍摄天体；否则，则表征所述拍摄图像所属天体信息不为所述待拍摄天体。由于均值哈希所需占用的存储资源远小于参考图像所需占用的存储资源，因此，在本实施方式中，可以尽可能地减少卫星上的内存资源消耗。

结合第一方面实施例，在一种可能的实施方式中，所述预存的数据还包括与各个天体对应的缩略图，所述判断所述拍摄图像是否为所述待拍摄天体的图像，还包括：确定所述拍摄图像所属天体信息不为所述待拍摄天体；从所述预存的数据中获取与所述待拍摄天体对应的缩略图作为第二比对图像，并采用尺度不变特征变换算法，计算所述拍摄图像与所述第二比对图像之间的相似度；根据所述拍摄图像与所述第二比对图像之间的相似度，判断所述拍摄图像所属天体信息是否为所述待拍摄天体；若所述拍摄图像与所述第二比对图像之间的相似度大于第三预设阈值，则表征所述拍摄图像所属天体信息为所述待拍摄天体。在本实施方式中，既可以减少卫星上的资源消耗，还可以减少由于感知哈希算法所带来的判断误差。

结合第一方面实施例，在一种可能的实施方式中，所述拍摄图像包括多张，在所述利用图像匹配算法对所述拍摄图像与所述卫星中预存的数据进行匹配之前，所述方法还包括：计算每张所述拍摄图像的平均梯度，并判断每张所述拍摄图像的平均梯度是否高于预设阀值；若每张所述拍摄图像的平均梯度高于预设阀值，则确定所有所述拍摄图像的平均梯度中平均梯度最大的至少两张拍摄图像作为待匹配图像，并计算所述待匹配图像的信息熵，将信息熵最大的所述待匹配图像作为目标拍摄图像；

相应的，所述利用图像匹配算法对所述拍摄图像与所述卫星中预存的数据进行匹配，包括：利用图像匹配算法对所述目标拍摄图像与所述卫星中预存的数据进行匹配。在本实施例中，由于只选择一张拍摄图像作为目标拍摄图像，因此，可以节约星上计算资源的消耗。

结合第一方面实施例，在一种可能的实施方式中，所述拍摄任务还包括目标拍摄姿态；在所述对所述待拍摄天体进行拍摄之前，所述方法还包括：在确定即将到达所述待拍摄时间时，获取所述卫星的拍摄姿态；检测所述拍摄姿态与所述目标拍摄姿态之间的差异是否在预设差异范围内；若不在所述预设差异范围内，则对所述拍摄姿态进行调整，直至当前的拍摄姿态与所述目标拍摄姿态之间的差异在所述预设差异范围内。在本实施例中，通过对拍摄姿态进行调整，可以尽可能地保证拍摄图像的质量。

结合第一方面实施例，在一种可能的实施方式中，在所述利用图像匹配算法对所述拍摄图像与所述卫星中预存的数据进行匹配之前，所述方法还包括：读取所述卫星的电量情况以及所述卫星当前是否有拍摄任务；若所述卫星的当前电量大于预设电量且所述卫星当前无拍摄任务，则利用图像匹配算法对所述拍摄图像与所述卫星中预存的数据进行匹配；否则，则将所述利用图像匹配算法对所述拍摄图像与所述卫星中预存的数据进行匹配的匹配任务放入所述卫星的任务列表的等待队列中的最后位置，等待所述卫星的当前电量大于预设电量且所述卫星当前无拍摄任务的时候唤醒所述匹配任务并执行。由于卫星上的电量资源较为匮乏，因此，在本实施中，优先执行优先级较高的拍摄任务，再执行优先级较低的匹配任务，使得卫星上的电量资源分配更为合理。

第二方面，本申请实施例提供一种天体拍摄装置，应用于卫星，所述卫星包括星载相机，所述装置包括：获取模块、拍摄模块以及传输模块。

获取模块，用于获取拍摄任务，并根据所述拍摄任务确定与所述拍摄任务对应的待拍摄天体和待拍摄时间；

拍摄模块，用于在确定所述待拍摄时间到达时，利用所述星载相机对所述待拍摄天体进行拍摄，得到拍摄图像；

传输模块，用于利用图像匹配算法，对所述拍摄图像与所述卫星中预存的数据进行匹配，并根据匹配结果判断所述拍摄图像是否为所述待拍摄天体的图像，若是则将所述拍摄图像下传地面端。

结合第二方面实施例，在一种可能的实施方式中，所述预存的数据包括与各个天体对应的参考图像；所述传输模块，用于从所述预存的数据中获取与所述待拍摄天体对应的参考图像作为比对图像，并采用结构相似性算法，计算所述拍摄图像与所述比对图像之间的相似度；根据所述拍摄图像与所述比对图像之间的相似度，判断所述拍摄图像所属天体信息是否为所述待拍摄天体；若所述拍摄图像与所述比对图像之间的相似度大于第一预设阈值，则表征所述拍摄图像所属天体信息为所述待拍摄天体。。

结合第二方面实施例，在一种可能的实施方式中，所述预存的数据包括与各个天体对应的参考图像的均值哈希；所述传输模块，用于采用感知哈希算法，计算所述拍摄图像的基于低频的均值哈希；从所述预存的数据中获取与所述待拍摄天体对应的参考图像的均值哈希作为比对均值哈希；比对所述拍摄图像的均值哈希与所述比对均值哈希之间的汉明距离，并根据所述拍摄图像的均值哈希与所述比对均值哈希之间的汉明距离，判断所述拍摄图像所属天体信息是否为所述待拍摄天体；若所述拍摄图像的均值哈希与所述比对均值哈希之间的汉明距离小于第二预设阈值，则表征所述拍摄图像所属天体信息为所述待拍摄天体；否则，则表征所述拍摄图像所属天体信息不为所述待拍摄天体。

结合第二方面实施例，在一种可能的实施方式中，所述预存的数据还包括与各个天体对应的缩略图，所述传输模块，还用于确定所述拍摄图像所属天体信息不为所述待拍摄天体；从所述预存的数据中获取与所述待拍摄天体对应的缩略图作为第二比对图像，并采用尺度不变特征变换算法，计算所述拍摄图像与所述第二比对图像之间的相似度；根据所述拍摄图像与所述第二比对图像之间的相似度，判断所述拍摄图像所属天体信息是否为所述待拍摄天体；若所述拍摄图像与所述第二比对图像之间的相似度大于第三预设阈值，则表征所述拍摄图像所属天体信息为所述待拍摄天体。

结合第二方面实施例，在一种可能的实施方式中，所述拍摄图像包括多张，所述装置还包括计算模块，用于计算每张所述拍摄图像的平均梯度，并判断每张所述拍摄图像的平均梯度是否高于预设阀值；若每张所述拍摄图像的平均梯度高于预设阀值，则确定所有所述拍摄图像的平均梯度中平均梯度最大的至少两张拍摄图像作为待匹配图像，并计算所述待匹配图像的信息熵，将信息熵最大的所述待匹配图像作为目标拍摄图像；

相应的，所述传输模块，用于利用图像匹配算法对所述目标拍摄图像与所述卫星中预存的数据进行匹配。

结合第二方面实施例，在一种可能的实施方式中，所述拍摄任务还包括目标拍摄姿态；所述装置还包括调整模块，用于在确定即将到达所述待拍摄时间时，获取所述卫星的拍摄姿态；检测所述拍摄姿态与所述目标拍摄姿态之间的差异是否在预设差异范围内；若不在所述预设差异范围内，则对所述拍摄姿态进行调整，直至当前的拍摄姿态与所述目标拍摄姿态之间的差异在所述预设差异范围内。

结合第二方面实施例，在一种可能的实施方式中，所述装置还包括执行模块，用于读取所述卫星的电量情况以及所述卫星当前是否有拍摄任务；若所述卫星的当前电量大于预设电量且所述卫星当前无拍摄任务，则利用图像匹配算法对所述拍摄图像与所述卫星中预存的数据进行匹配；否则，则将所述利用图像匹配算法对所述拍摄图像与所述卫星中预存的数据进行匹配的匹配任务放入所述卫星的任务列表的等待队列中的最后位置，等待所述卫星的当前电量大于预设电量且所述卫星当前无拍摄任务的时候唤醒所述匹配任务并执行。

第三方面，本申请实施例还提供一种卫星，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器连接；所述存储器用于存储程序；所述处理器调用存储于所述存储器中的程序，以执行上述第一方面实施例和/或结合第一方面实施例的任一种可能的实施方式提供的方法。

第四方面，本申请实施例还提供一种非易失性计算机可读取存储介质(以下简称计算机可读存储介质)，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被计算机运行时执行上述第一方面实施例和/或结合第一方面实施例的任一种可能的实施方式提供的方法。

本申请的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请实施例而了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本申请的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本申请的主旨。

图1示出本申请实施例提供的一种天体拍摄系统的结构示意图。

图2示出本申请实施例提供的一种卫星的结构示意图。

图3示出本申请实施例提供的一种天体拍摄方法的流程图。

图4示出本申请实施例提供的一种天体拍摄装置的结构框图。

图标：10-天体拍摄系统；100-卫星；110-处理器；120-存储器；130-星载相机；200-客户端；300-地面端；400-天体拍摄装置；410-获取模块；420-拍摄模块；430-传输模块。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。而且，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

再者，本申请中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。

此外，针对现有技术中的天体拍摄方案所存在的缺陷(极有可能导致图像的有效性较差，从而无法满足用户的需求)是申请人在经过实践并仔细研究后得出的结果，因此，上述缺陷的发现过程以及在下文中本申请实施例针对上述缺陷所提出的解决方案，都应该被认定为申请人对本申请做出的贡献。

为了解决上述问题，本申请实施例提供一种天体拍摄方法、装置、卫星及计算机可读存储介质，可以保证用户最终所获取到的拍摄图像为用户所需的拍摄图像，提升图像的有效性。

该技术可采用相应的软件、硬件以及软硬结合的方式实现。以下对本申请实施例进行详细介绍。

首先，请参照图1，本申请实施例提供一种天体拍摄系统10，包括卫星100、客户端200以及地面端300(例如服务器)。

其中，地面端300分别与卫星100以及客户端200之间通信连接，以进行数据交互。当然，在一些实施方式中，客户端200也可以与卫星100之间通信连接。

客户端200可以根据用户的具体需求，生成拍摄任务。当然，可以理解，在拍摄任务中包括对应的待拍摄天体的相关信息。

在生成拍摄任务后，客户端200可以将拍摄任务发送给卫星100。

当然，在一些实施方式中，客户端200也可以先将拍摄任务发送给地面端300，从而由地面端300将拍摄任务发送给卫星100。

卫星100获取到拍摄任务后，可以基于拍摄任务，针对拍摄任务所确定出的待拍摄天体进行拍摄。

可选的，请参照图2，卫星100可以包括：处理器110、存储器120、星载相机130。

应当注意，图2所示的卫星100的组件和结构只是示例性的，而非限制性的，根据需要，卫星100也可以具有其他组件和结构。例如，在一些情况下，卫星100还可以包括通信系统、姿控系统、电源系统、数传系统等。

处理器110、存储器120、星载相机130以及其他可能出现于卫星100的组件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，处理器110、存储器120、星载相机130以及其他可能出现的组件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。

值得指出但是，卫星100具有固定的属性，例如固定的运行轨道以及固定的运行周期等，且这些属性的属性信息可以预先被保存在存储器120中。当然，存储器120还用于存储程序，例如存储有后文出现的天体拍摄方法对应的程序或者后文出现的天体拍摄装置。可选的，当存储器120内存储有天体拍摄装置时，天体拍摄装置包括至少一个可以以软件或固件(firmware)的形式存储于存储器120中的软件功能模块。

可选的，天体拍摄装置所包括软件功能模块也可以固化在卫星100的操作系统(operatingsystem，os)中。

星载相机130用于在接收到拍摄指令时对目标天体进行拍摄，得到拍摄图像。

处理器110用于执行存储器120中存储的可执行模块，例如天体拍摄装置包括的软件功能模块或计算机程序。当处理器110在接收到执行指令后，可以执行计算机程序，例如执行：获取拍摄任务，并根据所述拍摄任务确定与所述拍摄任务对应的待拍摄天体和待拍摄时间；在确定所述待拍摄时间到达时，利用所述星载相机对所述待拍摄天体进行拍摄，得到拍摄图像；利用图像匹配算法对所述拍摄图像与所述卫星中预存的数据进行匹配，并根据匹配结果判断所述拍摄图像是否为所述待拍摄天体的图像，若是则将所述拍摄图像下传地面端。

当然，本申请任一实施例所揭示的方法都可以应用于处理器110中，或者由处理器110实现。

下面将针对本申请所提供的卫星100针对待拍摄天体进行拍摄的过程进行介绍。

请参阅图3，本申请实施例提供一种应用于上述卫星100的天体拍摄方法，包括以下步骤。

步骤s110：获取拍摄任务，并根据所述拍摄任务确定与所述拍摄任务对应的待拍摄天体和待拍摄时间。

前文提及，拍摄任务可以是由客户端200直接将拍摄待拍摄天体的任务发送给地面端300，再由地面端300根据待拍摄天体的属性以及卫星100的属性计算确定待拍摄时间后，生成拍摄任务发送给卫星100；也可以是由用户通过向地面端300发送拍摄待拍摄天体的任务给卫星100。

其中，在一些实施方式中，当地面端300发送拍摄待拍摄天体的任务给卫星100，其卫星100在根据拍摄任务确定出待拍摄天体后，可以自行根据待拍摄天体的属性以及卫星100自身的属性，计算出对卫星100对待拍摄天体进行拍摄的待拍摄时间，并生成拍摄任务。

在另一种可选的实施方式中，卫星100对待拍摄天体进行拍摄的待拍摄时间则是由向卫星100发送拍摄任务的设备进行安排，例如地面端300，根据待拍摄天体的属性以及卫星100的属性计算得出待拍摄时间后，安排至相应的卫星100。此时，对于卫星100而言，当其在获取到拍摄任务时，即可获取到待拍摄时间。

其中，计算待拍摄时间的过程如下。

获取待拍摄天体，及卫星100的运行轨道信息以及运行周期信息，基于此计算出卫星100最近过顶待拍摄天体的时间段。

然后通过预先获取到的星座图，确定待拍摄天体最佳观测时间，并判断待拍摄天体最佳观测时间是否在卫星100最近过顶待拍摄天体的时间段内。值得指出的时，在现有技术中可以根据星座图确定星座图中所有天体的最佳观测时间，其中，天体包括单一天体，也包括多个单一天体组成的天体星座。

若待拍摄天体最佳观测时间在卫星100最近过顶待拍摄天体的时间段内，则将待拍摄天体最佳观测时间作为待拍摄时间，并根据待拍摄天体及待拍摄时间生成拍摄任务发送至卫星100。

若待拍摄天体最佳观测时间不在卫星100最近过顶待拍摄天体的时间段内，则向客户端200发送是否需要等待的信息，根据客户端200的反馈信息确定是否生成拍摄任务。

如若用户选择等待，则将该项任务放入任务等待队列，等到达最佳观测时间前唤醒任务，且将待拍摄天体最佳观测时间作为待拍摄时间，根据待拍摄天体及待拍摄时间生成拍摄任务发送至卫星100。

如若用户选择不等待，则将卫星正视待拍摄天体的时间作为待拍摄时间，根据待拍摄天体及待拍摄时间生成拍摄任务发送至卫星100。

步骤s120：在确定所述待拍摄时间到达时，利用所述星载相机对所述待拍摄天体进行拍摄，得到拍摄图像。

在本申请实施例中，当卫星100确定出待拍摄时间以及待拍摄天体后，即可以在检测到待拍摄时间到达时，对星载相机130发送拍摄指令，从而使得星载相机启动，并开始执行拍摄任务得到拍摄图像。

为了保证得到的拍摄图像的拍摄质量，如使得待拍摄天体尽可能地处于拍摄图像的中间区域，在一些实施方式中，在拍摄任务中还包括用于表征星载相机130在执行拍摄任务时的目标拍摄姿态，当然，该目标拍摄姿态也可以是由卫星100自行计算得到，也可以是由向卫星100发送拍摄任务的设备计算得到。

在一些实施方式中，当拍摄任务中还包括用于表征星载相机130在执行拍摄任务时的目标拍摄姿态时，其计算目标拍摄姿态的过程如下：获取最近时间截点卫星100所反馈的姿态信息，其姿态信息包括卫星100的位置信息、卫星100的倾角信息、卫星100的轨道信息、及星载相机130相对卫星100的角度信息，计算卫星100在待拍摄时间时其星载相机130所能够拍摄的视野范围。在确定待拍摄天体在视野范围中的位置后，根据待拍摄天体在视野范围中的位置，判断是否需要对卫星100的倾角进行调整。

若确定待拍摄天体所在的位置在视野范围的中心位置的预设误差范围内，则无需对卫星100的倾角进行调整，并将该计算中的卫星100的姿态信息中的卫星100的倾角信息作为目标拍摄姿态，并将目标拍摄姿态与前述的待拍摄时间、待拍摄天体共同生成拍摄任务后发送至卫星100。

若确定待拍摄天体所在的位置不在视野范围的中心位置的预设误差范围内，则通过姿控系统对卫星100的倾角进行调整，直至所计算出的待拍摄天体在卫星100位于待拍摄时间时其星载相机130所能够拍摄的视野范围的中心位置的预设误差范围，并将重新计算后的卫星100的姿态信息中的卫星100的倾角信息作为目标拍摄姿态，并将目标拍摄姿态与前述的待拍摄时间、待拍摄天体共同生成拍摄任务后发送至卫星100。

当然，在这种实施方式下，在卫星100上还设置有姿控系统，负责对卫星100的倾角进行调整。可以理解，姿控系统对卫星100的倾角所做的调整为微调。

在上述实施例中，卫星100在控制星载相机130执行拍摄任务前，还可以在确定待拍摄时间即将到达时，通过自身所设置的姿控系统来获取卫星100当前的拍摄姿态，然后检测当前的拍摄姿态与目标拍摄姿态之间的差异是否在预设差异范围内。

在一些实施方式中，在根据拍摄任务确定与拍摄任务对应的待拍摄天体和待拍摄时间之后，还可以根据拍摄任务中的拍摄时间，确定姿态调整时间，其中，姿态调整时间为待拍摄时间前的预设间隔时间。在这种实施方式下，卫星100在控制星载相机130执行拍摄任务前，还可以在到达姿态调整时间时，通过自身所设置的姿控系统来获取卫星100当前的拍摄姿态，然后检测当前的拍摄姿态与目标拍摄姿态之间的差异是否在预设差异范围内。

其中，若不在预设差异范围内，则说明星载相机130当前所处的拍摄姿态相较于目标拍摄姿态存在较大偏差，此时，为了保证拍摄图像的质量，需要对星载相机130的拍摄姿态进行调整，直至当前的拍摄姿态与目标拍摄姿态之间的差异在预设差异范围内。

当然，在这种实施方式下，在卫星100上还设置有姿控系统，负责对星载相机130的镜头进行调整。可以理解，姿控系统对镜头所做的调整为微调。

若在预设差异范围内，则无需对星载相机130当前所处的拍摄姿态进行调整。

在一些实施方式中，星载相机130执行拍摄任务后，得到一张拍摄图像。在这种实施方式下，后续即可以直接针对该拍摄图像执行后续图像匹配过程。

在另一些实施方式中，星载相机130执行拍摄任务时，是针对待拍摄天体进行连续拍摄，从而可以得到多张拍摄图像。

在这种实施方式下，由于卫星100上的内存资源以及计算资源有限，因此，需要从多张拍摄图像中确定出一张目标拍摄图像，以便后续针对该目标拍摄图像执行后续图像匹配，且删除其余拍摄图像，从而节约卫星100上内存资源的消耗以及计算资源的消耗。

在一些实施方式中，可以从多张拍摄图像随机选择一张拍摄图像，并将其确定为目标拍摄图像。

在另一些实施方式中，确定出目标拍摄图像的过程可以采用如下方式：

针对星载相机130拍摄得到的多张拍摄图像，先计算各张拍摄图像的平均梯度(即黑白分布情况，可用来表示图像的清晰度)，并判断每张拍摄图像的平均梯度是否高于预设阀值。

若每张拍摄图像的平均梯度高于预设阀值，则确定所有拍摄图像的平均梯度中，平均梯度最大的至少两张拍摄图像作为待匹配图像，并计算至少两张待匹配图像各自对应的信息熵(即有用信息，可反映图像的信息丰富程度)，然后将信息熵最大的待匹配图像确定目标拍摄图像。

若存在平均梯度不高于预设阀值的拍摄图像，则反映星载相机130拍摄得到的多张拍摄图像的图像质量较差，此时，可以控制星载相机130重新执行拍摄任务或者通过数传系统向地面站发送图像可不用的信息。

当然，值得指出的是，上述针对拍摄图像计算平均梯度以及计算信息熵的过程，均为现有技术，此处不再赘述。

步骤s130：利用图像匹配算法对所述拍摄图像与所述卫星中预存的数据进行匹配，并根据匹配结果判断所述拍摄图像是否为所述待拍摄天体的图像，若是则将所述拍摄图像下传地面端。

在本申请实施例中，为了保证用户最终所获取到的拍摄图像为与待拍摄天体对应的拍摄图像，在将拍摄图像下传回地面端300前，需要通过图像匹配过程来确定拍摄图像是否为待拍摄天体的图像。

当然，若星载相机130只拍摄一张拍摄图像，那么将该拍摄图像与卫星100中预存的数据进行匹配；若星载相机130拍摄多张拍摄图像，那么将按照上述过程所确定出的目标拍摄图像与卫星中预存的数据进行匹配。

由于卫星100上的电量资源较为有限，且卫星100执行拍摄任务的优先级高于匹配任务，因此，在一些实施方式中，在执行匹配任务前，还可以先读取卫星100的电量情况以及卫星100当前是否有拍摄任务。

若卫星100的当前电量大于预设电量，且卫星100当前无拍摄任务，那么可以直接执行匹配任务，即：利用图像匹配算法对拍摄图像与卫星中预存的数据进行匹配。

若卫星100的当前电量小于或等于预设电量，或者，卫星100当前存在拍摄任务，则将利用图像匹配算法对拍摄图像与卫星中预存的数据进行匹配的匹配任务放入卫星100的任务列表的等待队列中的最后位置，且在等待卫星100的当前电量大于预设电量且卫星100当前无拍摄任务的时候唤醒匹配任务并执行。

下面将针对拍摄图像与卫星100中预存的数据进行匹配的过程进行介绍。

在一些实施方式中，保存在卫星100中的数据为与各个天体对应的参考图像，即预存的数据为图像数据。

在这种实施方式下，可选的，可以从预存的数据中获取与待拍摄天体对应的参考图像作为比对图像，然后采用结构相似性算法，例如(ssim)，计算拍摄图像与比对图像之间的相似度，若计算出的相似度大于第一预设阈值，那么说明拍摄图像所属天体信息为待拍摄天体，拍摄图像即为待拍摄天体的图像，否则，说明拍摄图像所属天体信息不为待拍摄天体。

在这种实施方式下，可选的，还可以采用结构相似性算法，计算拍摄图像与卫星100中所保存的各个天体对应的参考图像之间的相似度，然后根据拍摄图像与每张参考图像之间的相似度，确定拍摄图像所属天体信息(即相似度最高时所对应的天体即为拍摄图像所属天体信息)。然后判断拍摄图像所属天体信息是否为待拍摄天体，若拍摄图像所属天体信息与待拍摄天体一致，则确定拍摄图像所属天体信息为待拍摄天体，否则，确定拍摄图像所属天体信息不为待拍摄天体。

当然，上述根据结构相似性算法计算相似度的过程，为现有技术，此处不再赘述。

此外，由于卫星100上的内存资源以及计算资源有限，为了尽可能地减少卫星100上的资源消耗，在另一些实施方式中，保存在卫星100中的数据为与各个天体对应的参考图像的均值哈希(均值哈希所需占用的存储资源远小于参考图像所需占用的存储资源)。

在这种实施方式下，可选的，可以先采用感知哈希算法(phash)，计算拍摄图像的基于低频的均值哈希。然后获取待拍摄天体的参考图像的均值哈希作为比对均值哈希，并通过比对拍摄图像的均值哈希与比对均值哈希的汉明距离，判断拍摄图像所属天体信息是否为待拍摄天体。

其中，汉明距离越大，相似度越小。若拍摄图像的均值哈希与比对均值哈希之间的汉明距离小于第二预设阈值，则表征拍摄图像所属天体信息为待拍摄天体；否则，则表征拍摄图像所属天体信息不为待拍摄天体。

在这种实施方式下，可选的，可以先采用感知哈希算法，计算拍摄图像的基于低频的均值哈希。然后获取各个天体对应的每张参考图像的均值哈希；并通过比对拍摄图像的均值哈希与每张参考图像的均值哈希之间的汉明距离，确定拍摄图像所属天体信息(即汉明距离最小时所对应的天体即为拍摄图像所属天体信息)。然后判断拍摄图像所属天体信息是否为待拍摄天体，若拍摄图像所属天体信息与待拍摄天体一致，则确定拍摄图像所属天体信息为待拍摄天体，否则，确定拍摄图像所属天体信息不为待拍摄天体。

当然，上述根据感知哈希算法计算相似度的过程，为现有技术，此处不再赘述。

此外，在一些实施方式中，由于拍摄图像受拍摄角度的影响，从而导致得到的拍摄图像相对于参考图像可能存在扭曲、变形。此时，若采用感知哈希算法来判断相似度，可能会出现误判，即将属于待拍摄天体的拍摄图像判断为不属于待拍摄天体的拍摄图像。

为了上述问题，在一些实施方式中，保存在卫星100中的数据为与各个天体对应的参考图像的均值哈希以及与各个天体对应的缩略图。其中，缩略图所占用的内存资源小于参考图像所占用的内存资源。

在这种实施方式下，在根据上述通过比较均值哈希的方式来确定拍摄图像所属天体信息是否为待拍摄天体时，若判断结果为拍摄图像所属天体信息不为待拍摄天体，为了降低由于比较均值哈希所带来的偶然性误差，在一些实施方式中，此时，还可以采用尺度不变特征变换算法(sift)，再次判断拍摄图像所属天体信息是否为待拍摄天体。

可选的，可以将与所述待拍摄天体对应的缩略图作为第二比对图像，然后采用sift算法计算拍摄图像与第二比对图像之间具有相同特征点的占比(即相似度)，若计算出的相似度大于第三预设阈值，那么说明拍摄图像所属天体信息为待拍摄天体，拍摄图像即为待拍摄天体的图像，否则，说明拍摄图像所属天体信息不为待拍摄天体。

在这种实施方式下，可选的，还可以采用sift算法，计算拍摄图像与卫星100中所保存的各个天体对应的缩略图之间的相似度，然后根据拍摄图像与每张参考图像之间的相似度，确定拍摄图像所属天体信息(即相似度最高时所对应的天体即为拍摄图像所属天体信息)。然后判断拍摄图像所属天体信息是否为待拍摄天体，若拍摄图像所属天体信息与待拍摄天体一致，则确定拍摄图像所属天体信息为待拍摄天体，否则，确定拍摄图像所属天体信息不为待拍摄天体。

其中，由于对于sift算法而言，当影像中的特征发生如旋转、尺度缩放、亮度等变化时，均不会影响计算结果，因此，采用sift算法可以弥补phash算法所引起的误差问题。

此外，由于图像的尺度缩放对于sift算法的计算结果具有不变性，因此，采用sift算法时，卫星100上所保存的图像可以为各个天体对应的缩略图，从而减少参考图像所占用的存储空间。

当然，上述根据sift算法计算相似度的过程，为现有技术，此处不再赘述。

在本申请实施例中，只有当拍摄图像所属天体信息为待拍摄天体时，卫星100才将拍摄图像下传至地面端300，从而保证用户所获取到所需的拍摄图像，提升图像的有效性。

当然，为了尽可能地满足待拍摄天体的观赏需求，以提升用户使用感受，在一些实施方式中，当拍摄图像所属天体信息不为待拍摄天体时，卫星100可以从预先保存的各个天体的参考图像中，选中与待拍摄天体对应的参考图像，并将参考图像下传至地面端300；或者卫星100可以控制星载相机130重新执行拍摄任务，以便满足用户的需求；或者当拍摄图像所属天体信息不为待拍摄天体时，通过数传系统向地面端300发送图像不可用的信息。

此外，在一些实施方式中，卫星100还可以在确定到达预设条件时，将拍摄图像或者参考图像下传至地面端300。

其中，预设条件可以包括以下条件中的至少一项：卫星100运行到距离地面端300最近的位置、卫星100的任务列表中当前不存在拍摄任务、卫星100的任务列表中当前不存在匹配任务、卫星100的当前电量大于预设电量。

当然，当地面端300获取到卫星100所下传的图像后，由于图像动态范围较大、背景亮度较低、待拍摄天体的实际图像与背景的对比度较低等一系列因素，导致图像的显示效果较差。

为了提升用户使用感受，在一些实施方式中，地面端300可以对获取到的图像进行增强优化处理，从而提升图像的显示效果。

在一些实施方式中，可以利用图像的直方图信息求出图像的每个灰度的累计分布概率，然后将累计分布概率与gamma修正算法结合起来，达到增强图像的亮度、提高待拍摄天体的实际图像与背景的对比度的效果。

地面端300在对图像完成增强优化后，即可以将增强优化后的图像发送给客户端，以供用户查看。

本申请实施例所提供的一种天体拍摄方法，当通过卫星执行拍摄任务得到拍摄图像后，并不是直接将拍摄图像下传至地面端300，而是先对拍摄图像进行判断，确定其是否为拍摄任务所对应的待拍摄天体的图像，在确定拍摄图像是拍摄任务所对应的待拍摄天体的图像时，才将拍摄图像下传地面端300，从而提升图像的有效性。

如图4所示，本申请实施例还提供一种天体拍摄装置400，应用于卫星，所述卫星包括星载相机，天体拍摄装置400可以包括：获取模块410、拍摄模块420以及传输模块440。

获取模块410，用于获取拍摄任务，并根据所述拍摄任务确定与所述拍摄任务对应的待拍摄天体和待拍摄时间；

拍摄模块420，用于在确定所述待拍摄时间到达时，利用所述星载相机对所述待拍摄天体进行拍摄，得到拍摄图像；

传输模块430，用于利用图像匹配算法，对所述拍摄图像与所述卫星中预存的数据进行匹配，并根据匹配结果判断所述拍摄图像是否为所述待拍摄天体的图像，若是则将所述拍摄图像下传地面端。

在一种可能的实施方式中，所述预存的数据包括与各个天体对应的参考图像；所述传输模块430，用于从所述预存的数据中获取与所述待拍摄天体对应的参考图像作为比对图像，并采用结构相似性算法，计算所述拍摄图像与所述比对图像之间的相似度；根据所述拍摄图像与所述比对图像之间的相似度，判断所述拍摄图像所属天体信息是否为所述待拍摄天体；若所述拍摄图像与所述比对图像之间的相似度大于第一预设阈值，则表征所述拍摄图像所属天体信息为所述待拍摄天体。

在一种可能的实施方式中，所述预存的数据包括与各个天体对应的参考图像的均值哈希；所述传输模块430，用于采用感知哈希算法，计算所述拍摄图像的基于低频的均值哈希；从所述预存的数据中获取与所述待拍摄天体对应的参考图像的均值哈希作为比对均值哈希；比对所述拍摄图像的均值哈希与所述比对均值哈希之间的汉明距离，并根据所述拍摄图像的均值哈希与所述比对均值哈希之间的汉明距离，判断所述拍摄图像所属天体信息是否为所述待拍摄天体；若所述拍摄图像的均值哈希与所述比对均值哈希之间的汉明距离小于第二预设阈值，则表征所述拍摄图像所属天体信息为所述待拍摄天体；否则，则表征所述拍摄图像所属天体信息不为所述待拍摄天体。

在一种可能的实施方式中，所述预存的数据还包括与各个天体对应的缩略图，所述传输模块430，还用于确定所述拍摄图像所属天体信息不为所述待拍摄天体；从所述预存的数据中获取与所述待拍摄天体对应的缩略图作为第二比对图像，并采用尺度不变特征变换算法，计算所述拍摄图像与所述第二比对图像之间的相似度；根据所述拍摄图像与所述第二比对图像之间的相似度，判断所述拍摄图像所属天体信息是否为所述待拍摄天体；若所述拍摄图像与所述第二比对图像之间的相似度大于第三预设阈值，则表征所述拍摄图像所属天体信息为所述待拍摄天体。

在一种可能的实施方式中，所述拍摄图像包括多张，所述装置还包括计算模块，用于计算每张所述拍摄图像的平均梯度，并判断每张所述拍摄图像的平均梯度是否高于预设阀值；若每张所述拍摄图像的平均梯度高于预设阀值，则确定所有所述拍摄图像的平均梯度中平均梯度最大的至少两张拍摄图像作为待匹配图像，并计算所述待匹配图像的信息熵，将信息熵最大的所述待匹配图像作为目标拍摄图像；

相应的，所述传输模块430，用于利用图像匹配算法对所述目标拍摄图像与所述卫星中预存的数据进行匹配。

在一种可能的实施方式中，所述拍摄任务还包括目标拍摄姿态；所述装置还包括调整模块，用于在确定即将到达所述待拍摄时间时，获取所述卫星的拍摄姿态；检测所述拍摄姿态与所述目标拍摄姿态之间的差异是否在预设差异范围内；若不在所述预设差异范围内，则对所述拍摄姿态进行调整，直至当前的拍摄姿态与所述目标拍摄姿态之间的差异在所述预设差异范围内。

在一种可能的实施方式中，所述装置还包括执行模块，用于读取所述卫星的电量情况以及所述卫星当前是否有拍摄任务；若所述卫星的当前电量大于预设电量且所述卫星当前无拍摄任务，则利用图像匹配算法对所述拍摄图像与所述卫星中预存的数据进行匹配；否则，则将所述利用图像匹配算法对所述拍摄图像与所述卫星中预存的数据进行匹配的匹配任务放入所述卫星的任务列表的等待队列中的最后位置，等待所述卫星的当前电量大于预设电量且所述卫星当前无拍摄任务的时候唤醒所述匹配任务并执行。

在一种可能的实施方式中，所述传输模块430，用于在确定到达预设条件时，将所述拍摄图像下传地面端；其中，所述预设条件包括以下条件中的至少一项：所述卫星运行到距离所述地面端最近的位置、当前不存在拍摄任务、当前不存在匹配任务、当前电量超过电量阈值。

本申请实施例所提供的天体拍摄装置400，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。

此外，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被计算机运行时，执行如上述的天体拍摄方法所包含的步骤。

综上所述，本发明实施例提出的天体拍摄方法、装置、卫星及计算机可读存储介质，当通过卫星执行拍摄任务得到拍摄图像后，并不是直接将拍摄图像下传至地面端，而是先对拍摄图像进行判断，确定其是否为拍摄任务所对应的待拍摄天体的图像，在确定拍摄图像是拍摄任务所对应的待拍摄天体的图像时，才将拍摄图像下传地面端，从而避免用户获取到错误的拍摄图像，提升图像的有效性。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，笔记本电脑,服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。