本发明总体上涉及天文望远镜领域，具体而言，涉及用于辅助天文望远镜的主望远镜寻找目标天体的电子寻星镜和电子寻星计算设备以及包含电子寻星镜的天文望远镜。
背景技术：
传统的光学寻星镜安装在主望远镜上，是一个独立的小望远镜，由物镜和目镜组成，且目镜中通常包含一个十字叉丝。其主要作用是指引主望远镜指向所需要观测的目标。原理是光学寻星镜的视场比较大，因此可以供使用者在较大范围内寻找被观测的目标。从而指引主望远镜移动到观测目标。
十字叉丝用于在用户观测到的景物上叠加中心位置指示。在使用前，用户需要微调光学寻星镜相对于主望远镜的指向，让中心位置所指向的目标与主望远镜指向的目标相互重合。从而实现两者的光学同轴。在使用时，当通过光学寻星镜看到目标并且调整观测设备，让目标移动到十字叉丝中心时，主望远镜也就准确指向目标了。
虽然传统光学寻星镜能够产生更大的视野，以及产生中心位置指示，但是，它并不能提供所观察的星空的详细坐标。仍然需要使用者具有天文学的基本知识，自行判断所观察的目标。
此外，传统光学寻星镜只能指示一个中心位置，在寻星之前需要进行调校，使其光轴位置与主望远镜光轴位置重合，所以使用并不方便。特别是对于不具备天文学基础的观测者而言，光学寻星镜并不能辅助观测者实现寻找到需要观测的目标天体的目的。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种电子寻星镜、包括电子寻星镜的天文望远镜、以及与电子寻星镜配合使用的电子寻星计算设备，其至少部分地解决了传统光学寻星镜的上述问题。
根据本发明的第一个方面，提供一种电子寻星镜，用于辅助天文望远镜的主望远镜寻找目标天体，其包括：成像单元，包括光学镜头，用于对目标天区进行成像；图像传感器，其布置在所述成像单元的光学镜头的焦平面上，用于感测所述成像单元得到的目标天区的图像；和计算单元，其接收来自所述图像传感器的所述图像，并配置为基于该图像进行以下处理：提取所述图像中的星点；以及通过将所述星点与星表数据库进行匹配，识别出所述图像中的星点以获取星点的名称和/或赤道坐标。
根据本发明的第二个方面，提供一种电子寻星镜，用于辅助天文望远镜的主望远镜寻找目标天体，其包括：成像单元，包括光学镜头，用于对目标天区进行成像；图像传感器，其布置在所述成像单元的光学镜头的焦平面上，用于感测所述成像单元得到的目标天区的图像；和计算单元，其接收来自所述图像传感器的所述图像，以及接收第一输入和第二输入，其中第一输入指示主望远镜的视野中心在所述图像中的位置，第二输入指示所述目标天体的赤道坐标，并且所述计算单元基于所述图像以及所述第一输入和第二输入，计算并输出方向指示信息，该方向指示信息指示主望远镜为了对准目标天体而应该进行的调整的方向。
根据本发明的第三个方面，提供一种电子寻星镜，用于辅助天文望远镜的主望远镜寻找目标天体，其包括：成像单元，包括光学镜头，用于对目标天区进行成像；图像传感器，其布置在所述成像单元的光学镜头的焦平面上，用于感测所述成像单元得到的目标天区的图像；第一数据接口，其与所述图像传感器连接，用于将所述图像传感器获得的所述图像输出给外部电子设备；第二数据接口，用于接收来自外部电子设备的方向指示信息，该方向指示信息指示主望远镜为了对准目标天体而应该进行的调整的方向；以及方向指示器，其经由所述第二数据接口接收所述方向指示信息，并通过灯光指示、语音提示、以及屏幕显示中的至少一种方式指示所述调整的方向。
根据本发明的第四个方面，提供一种电子寻星计算设备，用于与电子寻星镜一起使用以辅助天文望远镜的主望远镜寻找目标天体，该电子设备包括处理器和存储器，其中，存储器存储有计算机可读指令，所述处理器在执行所述计算机可读指令时实现以下处理：获取来自电子寻星镜的图像，该图像通过该电子寻星镜中的成像单元和图像传感器获得；提取所述图像中的星点；以及将所述星点与星表数据库进行匹配，以识别出所述图像中的星点。
根据本发明的第五个方面，提供一种天文望远镜，其包括主望远镜和如以上所述的任意一种电子寻星镜。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为包括根据本发明实施例的电子寻星镜的天文望远镜的结构示意图；
图2为根据本发明实施例的电子寻星镜的一个示例的示意性框图；
图3为图2所示电子寻星镜的结构示意图；
图4为根据本发明实施例的电子寻星镜的计算单元所进行的处理的一个示例的示意性流程图；
图5为根据本发明实施例的电子寻星镜的计算单元所进行的处理的另一示例的示意性流程图；
图6为图5所示处理的一种具体实现方式的示意性流程图；
图7为根据本发明实施例的电子寻星镜的另一示例的示意性框图；
图8为包括图7所示电子寻星镜的天文望远镜的结构示意图；
图9为根据本发明实施例的电子寻星镜的又一示例的示意性框图；
图10为包括图9所示电子寻星镜的天文望远镜的结构示意图；
图11为根据本发明实施例配合使用的电子寻星镜和电子寻星计算设备的示意性框图；以及
图12为图11所示电子寻星镜和电子寻星计算设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
图1为包括根据本发明实施例的电子寻星镜的天文望远镜的结构示意图。如图1所示，根据本发明实施例的电子寻星镜1例如可以通过安装架1m安装在天文望远镜的主望远镜2上，用于辅助天文望远镜的主望远镜2寻找目标天体。通常，主望远镜2通过赤道仪3安装在支架4上，这样通过调整赤道仪3的赤经轴和赤纬轴可以调整主望远镜2的视野中心的赤道坐标，从而对准目标天体。
尽管图中将电子寻星镜1和主望远镜2示出为大致彼此平行，但是根据本发明实施例的电子寻星镜1在使用中并不要求与主望远镜2光轴彼此平行。这在下文中将更加详细地介绍。
以下结合图2和图3介绍根据本发明实施例的电子寻星镜的一个示例。图2为电子寻星镜1的该示例的示意性框图。图3示例性地示出图2所示电子寻星镜1的结构。
如图2所示，电子寻星镜1包括成像单元10、图像传感器20和计算单元30。成像单元10例如包括光学镜头，用于对目标天区进行成像。图像传感器20例如包括ccd或cmos探测器，通常布置在成像单元10的成像焦平面上，用于感测成像单元10所形成的图像。计算单元30接收图像传感器20所感测到的图像(以下也称之为“寻星镜图像”)，并对图像进行处理(这将在下文中结合图4至图6更加详细地介绍)。电子寻星镜1还可以包括用于图像传感器20的驱动电路40、以及用于数据输入/输出的数据接口50，图像传感器20获取的图像以及/或者计算单元30的计算结果可以通过该数据接口50输出。此外，通过该数据接口50可以接收用于计算单元30的计算的输入信息(例如下文中将介绍的第一输入和第二输入)。从构造上来说，如图3示例性地示出的，电子寻星镜1可以包括电子部件1a，计算单元30、驱动电路40以及数据接口50可以集成在该电子部件1a中。
图4为根据本发明实施例的电子寻星镜的计算单元所进行的处理的一个示例的示意性流程图。
在图4所示示例中，计算单元30接收来自图像传感器20的寻星镜图像，并配置为，在处理s110中，提取该图像中的星点。例如，在处理s110中，可以先对图像进行中值滤波，然后进行减背景处理，最后通过特征识别来提取星点。
接下来，在处理s120中，计算单元30通过将所提取的星点与星表数据库进行匹配，而识别图像中提取的星点。例如，在处理s120中，计算单元30可以解析所提取的星点的相对位置关系，并与记录在星表数据库中的不同星的相对位置关系进行比较，相对位置关系与星表数据库中的星的相对位置关系匹配的星点即可被识别为对应于星表数据库中的所述星。计算单元30识别出星点，即可通过查询星表数据库获得寻星镜图像中的星点名字和/或其赤道坐标。
在识别出寻星镜图像中的星点之后，进入处理s130，其中计算单元30基于已经识别的星点在寻星镜图像中的坐标以及它们的赤道坐标计算寻星镜图像的图像坐标系相对于赤道坐标系的旋转角度。在一些示例中，计算单元30可以选取三个识别出的星点来进行该计算；在另一些示例中，计算单元30可以选取更多的星点进行该计算，以校正星点识别或坐标计算过程中的错误或误差。
然后，在处理s140中，计算单元30计算寻星镜图像的中心的赤道坐标。在一些示例中，可以基于至少三个不在一条直线上的星点在图像中的坐标与它们的赤道坐标通过插值法直接计算寻星镜图像中心的赤道坐标；在另一些示例中，可以基于寻星镜图像的图像坐标系相对于赤道坐标系的旋转角度、星点在寻星镜图像中相对于图像中心的位置以及该星点的赤道坐标计算寻星镜图像中心的赤道坐标。因此，可以理解，尽管图4以及上述描述中，处理s140被示出和描述为安排在处理s130之后，但是这并不是必须的，在一些示例中，处理s140可以在处理s130之前进行，在另一些示例中，两者甚至可以并行进行。本发明在此方面不限于两个处理的前后顺序。
对于图4所示示例，电子寻星镜1可以经由其数据接口50输出寻星镜图像中心的赤道坐标。这样对于寻星镜与主望远镜调整到彼此平行从而具有相同视野中心的情况尤其有利，因为这种情况下该输出的寻星镜图像中心的赤道坐标可以直接用于指导对主望远镜的调整。例如，观测者根据该输出的寻星镜图像中心的赤道坐标与目标天体的赤道坐标之间的差值可以调节天文望远镜的赤道仪。在寻星过程中，观测者可以利用电子寻星镜1进行多次这样的寻星操作，使得天文望远镜主望远镜逐步逼近以致最终对准目标天体。
电子寻星镜1还可以经由其数据接口50输出图像传感器20感测的寻星镜图像以及/或者计算单元30识别的星点的名字和/或赤道坐标信息。这样的图像信息以及星点信息对于天文望远镜的使用者来说是有帮助的，尤其是对于尚不具备天文学基础的观测者来说。
图5为根据本发明实施例的电子寻星镜的计算单元所进行的处理的另一示例的示意性流程图。
在图5所示示例中，计算单元30接收寻星镜图像，并在处理s210中提取该图像中的星点；然后在处理s220中，通过将所提取的星点与星表数据库进行匹配，识别出图像中的星点。处理s210和处理s220类似于图4所示示例中的处理s110和处理s120，在此不再赘述。
在处理s230a中，计算单元30接收第一输入，该第一输入指示主望远镜的视野中心在寻星镜图像中的位置。在一些示例中，第一输入可以为主望远镜的视野中心在寻星镜图像中相对于图像中心的偏移值。在另一些示例中，第一输入为在寻星镜图像中选取的对应于主望远镜视野中心的位置。在这些实施例中，例如电子寻星镜1输出的寻星镜图像可以显示在显示器上，并且使用者可以通过鼠标或触摸屏在显示的图像上选取对应于主望远镜视野中心的位置。处理s230a可以在处理s220之后进行，也可以在处理s220之前，甚至在处理210之前进行，本发明在此方面不受限制。
然后，进入处理s230，其中，计算单元30计算主望远镜的视野中心的赤道坐标。
图6为图5所示处理的一种具体实现方式的示意性流程图，其中图5所示的处理s230通过图6所示处理s231～233来实现。具体而言，在识别了寻星镜图像中的星点的处理s220之后，进入处理s231，其中，计算单元30基于识别出的星点在寻星镜图像中的位置以及它们的赤道坐标，计算寻星镜图像的图像坐标系相对于赤道坐标系的旋转角度；接下来，在处理s232中，基于识别出的星点的赤道坐标以及所述旋转角度，计算寻星镜图像的中心的赤道坐标。处理s231和处理s232类似于图4所示示例中的处理s130和s140，在此不再赘述。如图6所示，在处理s230a中接收指示主望远镜视野中心在寻星镜图像中的位置的第一输入之后，并在处理s232完成之后，进入处理s233，其中基于第一输入、寻星镜图像中心的赤道坐标以及所述旋转角度，计算主望远镜的视野中心的赤道坐标。
应该理解的是，图6所示仅仅为一个示例，图5所示流程中的处理s230还可以以其它方式实现。例如，在一些示例中，在处理s230中，可以首先基于第一输入计算主望远镜视野中心在寻星镜图像中的坐标位置，然后例如通过插值法，基于主望远镜视野中心的该坐标位置与星点在寻星镜图像中的坐标位置的相对关系以及星点的赤道坐标，计算视野中心的赤道坐标。换句话说，计算单元30可以基于所述第一输入、所述识别出的星点的赤道坐标以及其在所述图像中的位置，计算主望远镜的视野中心的赤道坐标。总之，本发明并不限于处理s230的任何具体实现方式。
继续参照图5和图6，在处理s240a中，计算单元30接收第二输入，该第二输入指示主望远镜希望观测的目标天体的赤道坐标。在一些示例中，第二输入可以为目标天体的赤道坐标的值。在另一些示例中，第二输入可以为在寻星镜图像中选取的对应于目标天体的星点。在这样的示例中，例如电子寻星镜1输出的寻星镜图像可以显示在显示器上，并且使用者可以通过鼠标或触摸屏在显示的图像上选取对应于目标天体的位置。处理s240a相对于处理s210～处理s230中的任一者可以更早或更晚进行，只要其在处理s240之前进行。此外，第一输入和第二输入中出现的“第一”和“第二”仅用于区分两个不同的输入，而并不表明两者输入的前后关系，因此处理s240a相对于处理s230a的前后关系在本发明中也是不受限制的。
然后，进入处理s240，其中，计算单元30计算主望远镜视野中心的赤道坐标与所述第二输入所指示的目标天体的赤道坐标的差值，并根据该差值，计算并输出方向指示信息，该方向指示信息指示主望远镜为了对准目标天体而应该进行的调整的方向。在一些优选示例中，方向指示信息还可以指示主望远镜为了对准目标天体而应该调整的角度大小。例如，该方向指示信息可以指示出天文望远镜的赤道仪应绕其赤经轴旋转的方向和角度大小以及绕赤纬轴旋转的方向和角度大小。
在图5和图6所示示例中，由于通过第一输入考虑了主望远镜视野中心相对于寻星镜视野中心(对应于寻星镜图像的中心)的位置偏移，所以具有配置为执行图5所示处理的计算单元的电子寻星镜在使用时无需保证电子寻星镜和主望远镜的光轴重合，而只需要知道当前主望远镜的中心在电子寻星镜图像中的偏移量，就可以计算主望远镜的视野中心的赤道坐标。
接下来将结合图7和图8介绍根据本发明实施例的电子寻星镜的另一示例。图7为该示例中的电子寻星镜1’的示意性框图，图8为包括这样的电子寻星镜1’的天文望远镜的结构示意图。
如图7所示，电子寻星镜1’与图1所示示例中的电子寻星镜1具有基本上相同的配置，不同之处在于，电子寻星镜1’还包括方向指示器60，该方向指示器60接收来自计算单元30的方向指示信息，并通过灯光指示、语音提示、以及屏幕显示中的至少一种方式指示主望远镜为了对准目标天体而应该进行的调整的方向。在一些优选的示例中，方向指示器60还可以指示调整的量。
在图8所示的结构示意图中，方向指示器60示出为具有方向指示灯的形式，其可以通过灯光指示，指导使用者如何调整望远镜，例如如何调节承载主望远镜的赤道仪的赤经轴和赤纬轴。然而，这仅仅是示例，只要能够向使用者指示调整的方向，方向指示器60可以采用任何适当的形式。
图9和图10示出了根据本发明实施例的电子寻星镜的又一示例，其中图9为该示例中的电子寻星镜1”的示意性框图，图10为包括这样的电子寻星镜1”的天文望远镜的结构示意图。
如图9所示，电子寻星镜1”与图1所示示例中的电子寻星镜1具有基本上相同的配置，不同之处在于，电子寻星镜1”还包括马达驱动器接口70，该马达驱动器接口70接收来自计算单元30的方向指示信息，并基于该方向指示信息产生并输出马达驱动信号，该马达驱动信号用于驱动用于调整主望远镜的方向的马达。在一些示例中，这里所述的用于调整主望远镜的方向的马达可以为赤道仪中的赤纬轴马达3a和赤经轴马达3b，如图10中示意性所示。此外，尽管没有示出，但是电子寻星镜1”的马达驱动器接口70可以集成在例如如图3所示的电子部件1a中。
以上参照图7～10介绍的电子寻星镜中的计算单元30可以配置为与图1～3所示电子寻星镜中的计算单元30执行相同的处理，在此不再赘述。
接下来，参照图11和图12介绍根据本发明另一实施例的配合使用的电子寻星镜100和电子寻星计算设备200，其中图11为根据本实施例的电子寻星镜100和电子寻星计算设备200的示意性框图，图12为它们的结构示意图。
如图11所示，电子寻星镜100包括成像单元110和图像传感器120。成像单元110例如包括光学镜头，用于对目标天区进行成像。图像传感器120例如包括ccd或cmos探测器，通常布置在成像单元110的成像焦平面上，用于感测成像单元110所形成的图像(即寻星镜图像)。电子寻星镜100还可以包括用于图像传感器120的驱动电路140。根据本实施例的电子寻星镜100不同于以上介绍的电子寻星镜1、1’和1”之处在于，电子寻星镜100本身不包括用于对寻星镜图像进行处理以辅助搜索目标天体的计算单元，作为替代，电子寻星镜100与电子寻星计算设备200配合使用，并相应地设置有第一数据接口151和第二数据接口152，其中第一数据接口151与图像传感器120连接，用于将图像传感器120获得的寻星镜图像输出给外部电子设备，第二数据接口，用于接收来自外部电子设备的方向指示信息，该方向指示信息指示主望远镜为了对准目标天体而应该进行的调整的方向，这里外部电子设备例如为电子寻星计算设备200。如图11所示，电子寻星镜100还包括方向指示器160，其经由第二数据接口152接收方向指示信息，并通过灯光指示、语音提示、以及屏幕显示中的至少一种方式指示所述调整的方向。
如图12所示，电子寻星镜100可以包括电子部件100a，驱动电路140、第一数据接口151、第二数据接口152可以集成在该电子部件100a中。在一些示例中，方向指示器160可以也集成在电子部件100a中，这样的方向指示器160例如通过语音提示来指示望远镜调整的方向；在另一些示例中，方向指示器160例如可以是有线或者无线地与电子部件100a通信的部件(图12中未示出)。
返回参照图11，电子寻星计算设备200可以包括处理器210和存储器220，其中存储器220存储有计算机可读指令，处理器210在执行所述计算机可读指令时实现一定的处理，这里所谓“一定的处理”包括但不限于，以上参照图4-6所介绍的电子寻星镜的计算单元所实现的各种处理。换句话说，根据本实施例，电子寻星镜的计算单元被从电子寻星镜的望远镜本身分离开，并形成为或集成于一外部电子设备，从而形成电子寻星计算设备。该电子寻星计算设备从有形的结构上来看，可以是独立于电子寻星镜100本身存在的一个设备，并且可以是基于专用或者通用的电子装置实现的。例如，在一些示例中，电子寻星计算设备200可以实现为专用于电子寻星的设备，例如独立的计算盒。在另一些示例中，电子寻星计算设备200可以是通过软件的植入而基于通用设备，例如通用电脑，实现的非专用设备。在这样的示例中，电子寻星计算设备200还可以包括显示器，用于显示寻星镜图像以及输出处理器计算的结果。应该理解，本发明不限于电子寻星计算设备任何具体形式。
综上，根据本发明实施例的电子寻星镜，解决了光学寻星镜的不足，其能够实时快速的提供望远镜指向的赤经和赤纬坐标，以及图像中对应的恒星的名字。此外，根据一些实施例，电子寻星镜能够根据输入的偏移量(例如图像坐标x、y的偏移值)，给出任意位置的赤经和赤纬坐标，因此无需保证电子寻星镜和主望远镜的光轴重合，只需要知道当前主望远镜的中心坐标在电子寻星镜中的偏移量，就可以在任意情况下输出主望远镜的中心坐标。
根据本发明实施例的电子寻星镜还可具有一个方向指示器，可以输入一个目标天体坐标，根据当前坐标，输出观测者应该移动的方向。该指示器的呈现方式可以是方向指示灯，或者数据接口，或者语音提示，或者屏幕显示。作为替代或补充，电子寻星镜还可以包括马达驱动器接口。
本发明所涉及的电子寻星镜，既可以独立使用，也可以作为一个部件应用于整体化的自动望远镜系统中。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。