星体跟踪望远镜和星体跟踪系统的制作方法

本实用新型涉及一望远镜，尤其涉及一星体跟踪用的望远镜，以确保在进行星体观测时，一目标星体始终在所述望远镜的视野范围。

背景技术：

望远镜是一种通过收集电磁波(例如可见光)供以协助观测远方物体的工具。望远镜也是一种利用透镜或反射镜以及其他光学器件用以观测遥远物体的光学仪器。总而言之，望远镜是一种用于观察远距离物体的目视光学仪器，使本来无法用肉眼看清或分辨的物体变清晰可辨。所以，在天文学中望远镜是观测中不可缺少的工具。

然而，一般的望远镜是采用手动的方式来调整镜筒的方向，但是由于手动的方式导致调整的精度较低。另外，在一般的天文望远镜中，其视场角比较小，因此很小的变动镜筒方向就可能会导致目标星体从视场中消失。所以，若是由手动的方式调整天文望远镜，即很可能造成目标星体不在视场中。

另外，一般在天文学中观测星体通常是经过长时间的观察目标星体的，因此若没有使用星体跟踪系统，那么在观察目标星体的时候，由于地球的自转，在几分钟内所观察的目标星体就会从天文望远镜视场中消失，对于观察极为不方便。然而，一般为了能长时间的观察目标星体，在天文望远镜的支架上安装有用于调整天文望远镜的电动云台。另外，天文望远镜配有星体跟踪控制系统以用来控制电动云台的旋转方向，以让望远镜始终对准目标星体。但是，现在的星体跟踪控制系统都是基于水平仪、时间、GPS位置三个参数，再根据星体运行数据库计算出目标星体的运行轨迹。对于专业的天文望远镜，特别是天文台固定望远镜使用这种方法计算星体的运行轨迹是非常准确的，但对于经常移动的个人用望远镜，则水平参数很难给准确，则计算出的星体轨迹的误差就很大。因此，在实际使用中就出现跟踪不准确的现象，有时观测一段时间以后就出现目标星体跑出视场范围以外。对于一些星体拍摄者来说，拍摄星体的相机曝光时间一般都比较长，目标星体的跟踪的准确性很大程度上决定了拍摄目标星体的图像质量。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供一星体跟踪望远镜及星体跟踪系统，其中包括一星体跟踪系统能够用以识别星体的目标，特别是多目标星体在所述星体跟踪系统的视场范围内能够区别每个星体。

本实用新型的另一目的在于提供一星体跟踪望远镜及星体跟踪系统，其能够根据目标星体的移动去驱动一电动云台，让所述电动云台转动以确保所述目标星体始终在视场范围内。

本实用新型的另一目的在于提供一星体跟踪望远镜及星体跟踪系统，其中透过一摄像机拍摄的图像，在经过图像处理后能够清晰的识别目标星体，特别是多目标星体在视场范围内能够区别每个星体。

本实用新型的另一目的在于提供一星体跟踪望远镜及星体跟踪系统，其消除了所述望远镜在经常移动时跟踪星体的不准确现像，更让户外的星体观测者使用所述望远镜能够准确的跟踪所述目标星体。

本实用新型的另一目的在于提供一星体跟踪望远镜及星体跟踪系统，其保证所述目标星体的实时准确跟踪，特别是对于拍摄星体的图像质量起了至关的重要。换言之，由于在户外使用所述望远镜进行星体的拍摄，其中星体拍摄的曝光时间需要比较长，因此，透过所述望远镜可确保跟踪拍摄到目标星体。

为了达到以上目的，本实用新型提供一星体跟踪系统，供用于一望远镜，包括：

一视频采集模块，其用以采集一视频图像；

一视频处理模块，其电连接所述视频采集模块；

一视频显示模块，其电连接所述视频处理模块；

一星体目标识别模块，其电连接所述视频处理模块；

一目标星体移动判断模块，其电连接所五星体目标识别模块；以及

一云台驱动控制模块，其电连接所述目标星体移动判断模块，这样透过所述星体跟踪系统得以确保所述望远镜所观测的目标星体不脱离其视场范围。

根据本实用新型的一个实施例，其中所述视频采集模块是透过将光信号转变成电信号以形成所述视频图像。

根据本实用新型的一个实施例，其中所述视频处理模块将所述视频图像进行预处理以得到识别图像。

根据本实用新型的一个实施例，其中所述预处理是将所述视频图像进行降噪处理，对比度调大、亮度调小后而得到黑底背景和白色星点的所述识别图像。

根据本实用新型的一个实施例，其中所述视频显示模块用以将所述目标星体在所述视频显示模块的中心。

根据本实用新型的一个实施例，其中所述星体目标识别模块对所述识别图像进行像素遍历以找出所述识别图像中每一个目标星体的亮点中心。

根据本实用新型的一个实施例，其中透过所述目标星体间的相对位置来区分各所述目标星体。

根据本实用新型的一个实施例，其中所述目标星体移动判断模块是用以判断所述目标星体是否移动，其中第一次的所述识别图像最接近中心的星点作为所述目标星体，且之后的每一帧所述识别图像透过所述星体目标识别模块找到所述目标星体的位置，接着透过所述目标星体移动判断模块将每一帧所述识别图像与第一次的所述识别图像的所述目标星体位置进行比对，以用以判断所述目标星体是否移动。

根据本实用新型的一个实施例，其中透过所述目标星体移动判断模块判断进行比对的所述识别图像的所述目标星体的相对位置，其变化若达到预设的阈值后即断定为所述目标星体移动。

根据本实用新型的一个实施例，其中所述目标星体被断定为移动后，所述云台驱动控制模块即向所述望远镜下达移动令，以保证所述望远镜观测的目标星体的位置不发生变化。

为了达到以上目的，本实用新型提供一星体跟踪望远镜，供追踪观测的目标星体以确保在其视野范围内，包括；

一星体跟踪系统；

一电动云台；

一望远镜,其包括一镜筒，所述镜筒被架设于所述电动云台；以及

一摄像机，其轴心与所述镜筒的轴心平行，所述星体跟踪系统连接于所述电动云台,并且所述星体跟踪系统分析所述摄像机拍摄的图像并基于分析结果控制所述电动云台移动以使所述目标星体在视野范围内。

根据本实用新型的一个实施例，其中所述摄像机包括一摄像机本体，装置于所述摄像机本体的一显示器，以及位于所述摄像机本体的前方一镜头。

根据本实用新型的一个实施例，其中所述摄像机还包括一望远镜标准线，其通过所述望远镜标准线与所述望远镜的电动云台对接，以用于所述摄像机控制所述望远镜的所述电动云台的转向。

根据本实用新型的一个实施例，其中所述摄像机为一长焦摄像机。

根据本实用新型的一个实施例，其中所述电动云台包括一云台本体和连接于所述云台本体的一脚架。

根据本实用新型的一个实施例，其中所述星体跟踪控制系统可移动或可拆缷地置放于所述脚架上。

为了达到以上目的，本实用新型提供一星体跟踪方法，包括如下步骤：

(S01)透过一摄像机的一视频采集模块采集的一视频图像；

(S02)透过一视频处理模块做一预先图像处理得一识别图像；

(S03)透过一视频显示模块确认一目标星体；

(S04)透过一星体目标识别模块对所述识别图像进行像素遍历找出每一个目标星体亮点的中心；

(S05)透过一目标星体移动判断模块判断所述目标星体是否移动；以及

(S06)透过一云台驱动控制模块驱动所述望远镜的所述电动云台。

根据本实用新型的一个实施例，其中步骤(S01)，所述视频采集模块是透过将光信号转变成电信号以形成所述视频图像。

根据本实用新型的一个实施例，其中所述摄像机包括一镜头，其为高倍率和小视场角的镜头。

根据本实用新型的一个实施例，其中步骤(S02)，其所述预先图像处理为进行降噪处理和对比度调大、亮度调小，进而得到黑底背景的所述识别图像。

根据本实用新型的一个实施例，其中步骤(S03)，其中所述摄像机的轴心和所述望远镜的所述镜筒的轴心设定为平行，以使所述视频显示模块所显示的所述目标星体为所述摄像机和所述望远镜所看到的同一个目标星体。

根据本实用新型的一个实施例，其中步骤(S04)，所述识别图像是黑底背景上有所述目标星体的白色点，透过所述星体目标识别模块找出每一个目标星体的亮点中心。

根据本实用新型的一个实施例，其中透过所述目标星体间的相对位置来区分星体。

根据本实用新型的一个实施例，其中步骤(S05)，所述目标星体移动判断模块是利用所述星体目标识别模块第一次的星体识别确认出一个接近图像中心的星体作为所述目标星体，之后每一帧的视频图像在处理后找到所述目标星体的位置，并与第一次星体识别出的所述目标星体的位置相比较，如果位置的变化达到预设的阈值，则被判断为星体移动。

根据本实用新型的一个实施例，根据步骤(S06)，经由上述步骤确定所述目标星体有移动时，这时由透过所述云台驱动控制模块对所述望远镜的所述电动云台下达移动指令，使所述电动云台移动让所述望远镜追踪到所述目标星体，进而确保所述目标星体在所述视频图像的位置不发生变化。

附图说明

图1是根据本实用新型的一个优选实施例的一望远镜的前视示意图。

图2是根据本实用新型的一个优选实施例的一望远镜的立体示意图。

图3是根据本实用新型的一个优选实施例的一星体跟踪系统的流程图。

图4是根据本实用新型的一个优选实施例的一星体跟踪方法的流程图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本实用新型的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本实用新型的精神和范围的其他技术方案。

如图1所示，是根据本实用新型的一优选实施例的一望远镜，供追踪观测的目标星体，以保证所述目标星体始终在所述望远镜的视野范围内。换句话说，星体观测者在使用所述望远镜观测时，透过所述望远镜可确保跟踪拍摄到所述目标星体并提高拍摄所述目标星体的图像质量。所述望远镜包括一镜筒1，一摄像机2，一电动云台3以及一星体跟踪系统4。所述摄像机2装置于所述镜筒1上，特别地，所述摄像机2与所述望远镜的所述镜筒1的轴心保持平行。也就是说，在观察星体的时候，所述摄像机2会分析所述星体观测者所观测的所述目标星体的移动来驱动所述望远镜调整其方向，并保证所述目标星体始终在所述望远镜的视野范围内。所述镜筒1被架设于所述电动云台3。所述星体跟踪系统4电连接于所述电动云台3。另外，所述摄像机2被架设于所述镜筒1上并电连接于所述电动云台3，这样在观察星体的时候，所述摄像机2会分析所述目标星体的移动来驱动所述望远镜的所述电动云台3转动从而来调整所述望远镜方向，以保证所述目标星体始终在所述望远镜的视野范围内。

本实用新型的这个优选实施例中，所述摄像机2包括一摄像机本体，一显示器以及一镜头。所述显示器装置于所述摄像机本体。所述镜头位于所述摄像机本体的前方。也就是说，透过所述摄像机的所述镜头拍摄星体观测的视频图像，可由所述摄像机2的所述显示器观看。进一步而言，当所述摄像机2装置于所述镜筒1上时，所述摄像机2的所述显示器可以实时看到所述摄像机2的所述镜头拍摄的所述视频图像，并用来校准所述摄像机2的所述镜头的轴心和所述望远镜的轴心平行，也就是所述摄像机2的中心看到的所述目标星体和所述望远镜的中心的所述目标星体为同一目标星体。另外，所述摄像机2可实施为一长焦摄像机，以取得较佳的图像。

本实用新型的这个优选实施例中，所述电动云台3进一步的包括一云台本体和一脚架，其中所述脚架连接于所述云台本体，以用于支撑所述望远镜。另外，所述星体跟踪控制系统亦可移动或拆缷地置放于所述脚架上。

本实用新型的这个优选实施例中，所述摄像机2还包括一望远镜标准线，其通过所述望远镜标准线与所述望远镜的电动云台3对接，以用于所述摄像机2控制所述望远镜的所述电动云台3的转向，来代替基于数据库的星体跟踪控制系统。

本实用新型的这个优选实施例中，本实用新型提供一星体跟踪系统4，其中包括一视频采集模块10A，一视频处理模块20A，一视频显示模块30A，一星体目标识别模块40A，一目标星体移动判断模块50A，以及一云台驱动控制模块60A。

本实用新型的这个优选实施例中，所述视频采集模块10A电连接于所述视频处理模块20A，其中所述视频采集模块10A是利用所述摄像机2的一视频采集部份将一光信号转变为一电信号的模块。值得一提的是，所述摄像机2的所述镜头实施为高倍率和小视场角的镜头。

本实用新型的这个优选实施例中，所述视频处理模块20A分别电连接于所述视频采集模块10A，所述视频显示模块30A和所述星体目标识别模块40A。值得一提的是，透过所述视频采集模块10A采集的一视频图像不适合做天体星体图像的识别，因此透过所述视频处理模块20A做预先的图像处理，把所述视频图像的对比度调大，把亮度调小，并进行降噪处理，以得出黑底背景上有明显的星体一识别图像。

本实用新型的这个优选实施例中，所述视频显示模块30A电连接所述视频处理模块20A。值得一提的是，和所述望远镜的所述镜筒1相比，用于跟踪的所述摄像机2焦距比较小且视场范围比较大，因此，在使用所述摄像机2进行跟踪之前需要校准所述摄像机2的轴心和所述望远镜的所述镜筒1的轴心，让其保证所述望远镜的所述镜筒1中心看到的所述目标星体在所述视频显示模块30A的中心。另外，所述视频显示模块30A是被设置于所述摄像机2。也就是说，透过所述视频显示模块30A显示所述目标星体，其中因所述摄像机2的轴心和所述望远镜的所述镜筒1的轴心校正为平行状态，使得所述视频显示模块30A显示所述目标星体是所述摄像机2中心看到的所述目标星体，亦是所述望远镜中心所看到的所述目标星体。换言之，所述摄像机2中心看到的所述目标星体和所述望远镜中心所看到的所述目标星体是同一目标星体。

本实用新型的这个优选实施例中，所述星体目标识别模块40A电连接于所述视频处理模块20A和所述目标星体移动判断模块50A。值得一提的是，经过所述视频处理模块20A处理的所述识别图像是黑底的背景上有白色的所目标星体点，其中所述星体目标识别模块40A对整个所述识别图像进行像素遍历找出所述识别图像上的每一个目标星体亮点的中心，作为星体图像的中心，并且由于所述识别图像中的星体比较多，所以每个星体的亮点和其他星体的亮点在形状上没有差别，因此，本实用新型采用星体之间的相对位置的方式来区分星体的。

本实用新型的这个优选实施例中，所述目标星体移动判断模块50A电连接所述星体目标识别模块40A和所述云台驱动控制模块60A。值得一提的是，在进行第一次的星体识别之后，即确定一个最接近所述识别图像中心的星体作为所述目标星体，则以后的每一帧视频的星体识别后找到所述目标星体在所述视频图像中的位置，与第一次识别目标星体的位置相比较，如果位置变化达到预设定的阈值之后，则判断为所述目标星体的移动。

本实用新型的这个优选实施例中，所述云台驱动控制模块60A电连接于所述目标星体移动判断模块50A。值得一提的是，一旦所述目标星体被判断移动了，则所述云台驱动控制模块60A会向所述望远镜的所述电动云台3发送移动命令，保证所述目标星体的图像的位置不发生变化。

本实用新型的这个优选实施例中，本实用新型提供一星体跟踪方法，其包括如下步骤：

(S01)透过一摄像机2的一视频采集模块10A采集的一视频图像；

(S02)透过一视频处理模块20A做一预先图像处理得一识别图像；

(S03)透过一视频显示模块30A确认一目标星体；

(S04)透过一星体目标识别模块40A对所述识别图像进行像素遍历找出每一个目标星体亮点的中心；

(S05)透过一目标星体移动判断模块50A判断所述目标星体是否移动；以及

(S06)透过一云台驱动控制模块60A驱动所述望远镜的所述电动云台。

根据步骤(S01)，所述视频采集模块10A是透过将光信号转变成电个号的模块，并透过转换的过程形成所述视频图像。因此，所述摄像机2包括的一镜头最好是采用高倍率和小视场角的镜头。

根据步骤(S02)，因为步骤(S01)的所述视频图像无法直接用于识别的判断，因此透过所述视频处理模块20A将所述视频图像做预先的图像处理，也就是说将所述视频图像的对比度调大，亮度调小并进行降噪处理，进而得到黑底背景的所述识别图像。

根据步骤(S03)，确认所述摄像机2的轴心和所述望远镜的所述镜筒的轴心是平行的，这样可由所述摄像机2的所述视频显示模块30A来确认所述望远镜所看到的所述目标星体，也就是说，所述视频显示模块30A所显示的所述目标星体为所述摄像机2和所述望远镜所看到的同一个目标星体。

根据步骤(S04)，所述识别图像是黑底背景上有所述目标星体的白色点，因此，透过所述星体目标识别模块40A找出每一个目标星体的亮点中心。特别的是，所述识别图像中有许多的所述目标星体，而这些的所述目标星体的形状并没有差异，因此，是利用所述目标星体间的相对位置来区分星体。

根据步骤(S05)，所述目标星体移动判断模块50A是利用所述星体目标识别模块40A第一次的星体识别确认出一个接近图像中心的星体作为所述目标星体，之后每一帧的视频图像在处理后找到所述目标星体的位置，并与第一次星体识别出的所述目标星体的位置相比较，如果位置的变化达到预设的阈值，则被判断为星体移动，这时则进行步骤(S06)。

根据步骤(S06)，经由上述步骤确定所述目标星体有移动时，这时由透过所述云台驱动控制模块60A对所述望远镜的所述电动云台下达移动指令，使所述电动云台移动让所述望远镜追踪到所述目标星体，进而确保所述目标星体在所述视频图像的位置不发生变化。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本实用新型的实施例只作为举例而并不限制本实用新型。本实用新型的目的已经完整并有效地实现。本实用新型的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本实用新型的实施方式可以有任何变形或修改。