一种抑制白天大气湍流效应的大视场测星传感器及使用方法与流程

文档序号:12173211阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种抑制白天大气湍流效应的大视场测星传感器,其特征在于:包括分光谱双光路光学系统、图像探测及预处理组件和差分图像处理标定方法与算法单元;

所述的分光谱双光路光学系统包括遮光罩、光学镜头、分光棱镜以及结构框架,所述的遮光罩采用圆锥形消光筒和网格式消光栅两级消光结构,所述的光学镜头采用焦距300mm、工作波段0.9-1.7um的透射式光学镜头,所述的结构框架用于提供遮光罩、光学镜头、分光棱镜以及图像探测及预处理组件的安装接口和固定功能;

所述的图像探测及预处理组件包括近红外探测器和信号采集与处理电路,所述的近红外探测器采用InGaAs材料,像素为320×256,响应波段为0.9um-1.7um,所述的信号采集与处理电路包括前置处理板、控制处理电路以及图像处理电路;

所述的差分图像处理标定方法与算法单元用来实时对实际测星图像和复杂天空背景图像进行差分处理,以此减弱白天大气湍流效应对大视场测星的影响,提高白天测星图像信噪比,包括双探测器协同处理模块、双光路图像像素对齐标定模块、差分图像灰度匹配模块和图像差分算法模块。

2.根据权利要求1所述的一种抑制白天大气湍流效应的大视场测星传感器,其特征在于,所述的分光棱镜选择在透射率大于90%,透射光谱波段为1.55um-1.65um获得实际测星图。

3.根据权利要求1所述的一种抑制白天大气湍流效应的大视场测星传感器,其特征在于,所述的分光棱镜选择在反射率大于90%,反射光谱波段为1.35-1.45um获得复杂天空背景图。

4.根据权利要求1所述的一种抑制白天大气湍流效应的大视场测星传感器,其特征在于,所述的近红外探测器有两个,分别实时探测实际测星图像和复杂天空背景图像,所述的前置处理板有两块,分别对两个近红外探测器的信号进行采集,提供近红外探测器所必须的工作电压和固定偏压,同时将近红外探测器输出的模拟信号转换为数字信号以后传给控制处理电路。

5.一种如权利要求1所述抑制白天大气湍流效应的大视场测星传感器的使用方法,其特征在于,步骤如下:

a)、通过透射1.55-1.65um波段和反射透射1.35-1.45um波段的分光棱镜获得实际测星图和复杂天空背景图;

b)、集中控制两个近红外探测器,分别实时探测实际测星图像和复杂天空背景图像,采取双探测器协同处理、双光路图像像素对齐标定、差分图像灰度匹配等方法,保证图像采集时间、位置以及灰度特征的一致性;

c)、对经过处理的实际测星图像和复杂天空背景图像进行对应像素灰度相减并加上图像灰度均值,完成图像差分处理后能得到抑制白天大气湍流效应影响的大视场测星图像,以此提高白天测星图像信噪比。

6.根据权利要求5所述的一种抑制白天大气湍流效应的大视场测星传感器的使用方法,其特征在于,所述的双光路图像像素对齐标定步骤为:在平行光管前端放置覆盖0.9um-1.7um的宽光谱光源,采用十字框靶标进行标定,在近红外探测器采集的图像正中通过软件绘制十字框,分别调节两个近红外探测器与分光棱镜透射光束和反射光束的位置,使近红外探测器图像中自身绘制的十字框与光源靶标上的十字框在像素点上完全重合,保证两个探测器对十字靶标的成像状态完全一致,由此完成两路图像的像素对齐标定。

7.根据权利要求5所述的一种抑制白天大气湍流效应的大视场测星传感器的使用方法,其特征在于,所述的差分图像灰度匹配包括图像对比度匹配和灰度均值匹配。

8.根据权利要求7所述的一种抑制白天大气湍流效应的大视场测星传感器的使用方法,其特征在于,所述的对比度匹配先是在硬件电路放大倍数上调节,在完成上述两路光路成像图像像素对齐标定以后,在天气恶劣无法测星的情况下,将镜头对向复杂的天空背景分别录制1.35-1.45um波段的成像图和1.55-1.65um波段的成像图,通过Matlab分析两幅图像数据,将图像数据按像素点展开,得到1.35-1.45um波段的成像图像部分素点灰度差异峰峰值为Vpp1,1.55-1.65um波段的成像图像与1.35-1.45um波段的成像图相同位置部分素点灰度差异峰峰值为Vpp2,按照Vpp1与Vpp2的比值调节两路前置处理板上的放大器放大倍数,最终使Vpp1与Vpp2近似相等,即完成两路图像的对比度匹配。

9.根据权利要求7所述的一种抑制白天大气湍流效应的大视场测星传感器的使用方法,其特征在于,所述的灰度均值匹配步骤为:在测星过程中实时对经过对比度匹配以后的1.35-1.45um波段的成像图均值V1和1.55-1.65um波段的成像图的图像均值V2进行计算,通过调节两探测器SKIMMING偏压值使得两幅图的图像均值均接近于设定的图像期望均值Vexp,以此完成图像灰度均值匹配。

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