一种快速鲁棒图像杂光抑制的方法及系统技术方案

一种快速鲁棒图像杂光抑制的方法及系统，采用当前像素周围像素求均值的方法获取背景杂光图像,复杂度低；同时直接用数学分解的过程计算背景杂光图像，计算过程简单，适于嵌入式平台的运行；在高频处理(50Hz)的要求下，采用简化的求取图像低频信息的方法，每个像素的低频信息通过周围像素值加权得到；这样准确获取到了图像的低频信息，即背景杂光图像，便于后续求高频星点信息；整个计算过程在程序中，只需要加减和移位操作，便于嵌入式平台的实现。

【技术实现步骤摘要】
一种快速鲁棒图像杂光抑制的方法及系统
本专利技术涉及一种快速鲁棒图像杂光抑制的方法及系统，属于卫星姿态控制领域。
技术介绍
星敏感器在轨工作中，易受卫星本体、太阳能帆板等反射太阳光造成的杂光干扰。恒星陀螺敏感器所拍摄原始星图受杂光干扰后，会形成杂光干扰图。杂光干扰图中灰度波动较大，无法用现有阈值法提取出星点，进而无法完成星点识别及姿态计算。因此有必要针对杂光环境下的星图(杂光干扰图)进行处理，去掉杂光干扰。高频星敏感器要求达到100Hz处理要求，算法运行平台为嵌入式芯片，这样要求杂光抑制算法的复杂度低、精度高。这点成为高频星敏感器杂光抑制算法的难点。余路伟等2016年的专利《一种星敏感器抗杂光背景滤波图像处理方法》，提供一种星敏感器的抗杂光干扰图像处理方法，首先在设定的局部范围内预测当前中心目标点背景，并构成背景图像，然后利用背景图像，对原始星图进行滤波处理，得到滤波图像，最后对滤波图像做阈值分割，去除盐噪声，得到目标图像。魏新国2016年在专利《杂光干扰下星敏感器星点提取方法》中，首先对星图进行滤波处理，得到滤波处理后的像素点的灰度值，而后根据滤波处理后的像素点的灰度值计算像素点的相对梯度值，根据像素点的相对梯度值确定出候选星点像素和背景像素，最后从所述候选星点像素中确定出星点像素。杨君2015年在专利《一种星敏感器行像元噪声自适应滤除方法》中提出了一种星敏感器行像元噪声自适应滤除方法，首先确定初始滤波背景估值修改量并写入星敏感器中，在星敏感器FPGA内部设计乒乓SRAM用于缓存图像行，然后星敏感器对获得的在轨图像进行自适应滤波处理，并根据内部图像存储SRAM统计占用率，自适应设置下限寄存器Ndown和上限寄存器Nup的值，最后利用内存回退技术进行噪声像元自适应滤波，直至所有图像均处理完毕。王广君2005年在论文《一种星图识别的星体图像高精度内插算法》中将星光成像看成是高斯点扩散函数模型,利用线性内插和最小二乘法方法,拟合得到高斯曲面参数。从高斯曲面模型中得到亚像素级的恒星位置和恒星星等。2016年在论文《星敏感器抗杂光背景滤波图像处理方法研究》中提出了一种称为背景滤波的全帧型星图处理算法,根据星点和背景不同特征,对背景估计法进行了改进,设定模板尺寸为7×7像素,用模板边缘像素的均值作为中心点的背景估值,将目标点本身引入背景估计,增加目标点权重以抑制背景的残留，定一较小的固定阈值以分割星点与虚警点。上述现有技术的复杂度较高，在基于嵌入式平台的算法处理且需要高频输出情况时，实时性差，无法满足应用需求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种快速鲁棒图像杂光抑制的方法及系统，采用求图像中低频内容的方法求取杂光图像，计算精度高、复杂度低、灵敏度高、实时性好，且具有自适应加权能力。本专利技术目的通过以下技术方案予以实现：一种快速鲁棒图像杂光抑制的方法，包括如如下步骤：步骤一、将图像从左到右作为x轴，将图像从上到下作为y轴，xy坐标系的原点为图像的左上角；遍历图像的每个像素，所述图像在x轴的坐标范围为1到xmax，在y轴的坐标范围为1到ymax；步骤二、对x轴坐标为(m+4)到(xmax-(m+4))、y轴坐标为(m+4)到(ymax-(m+4))的像素进行处理；m为第一中间变量，m的取值范围为6～20；当被处理的像素的(x轴坐标,y轴坐标)为(xc，yc)、灰度值为Gc时，查找获得坐标为(xc，yc+m)的像素的灰度值为Gy1，查找获得坐标为(xc，yc-m)的像素的灰度值为Gy2，计算被处理的像素的y轴间隔值yt：若y轴的坐标(yc+(m+yt))大于y轴的最大像素坐标ymax，或，y轴的坐标(yc-(m+yt))小于y轴的最小像素坐标1，则令yt的值为0；查找获得坐标为(xc-m，yc)的像素的灰度值为Gx1，查找获得坐标为(xc+m，yc)的像素的灰度值为Gx2，计算被处理的像素的x轴间隔值xt：若x轴的坐标(xc+(m+xt))大于x轴的最大像素坐标xmax，或，x轴的坐标(xc-(m+xt))小于x轴的最小像素坐标1，则令xt的值为0；然后转入步骤三；步骤三、采用加权平均的方法计算(x轴坐标,y轴坐标)为(xc，yc)的像素的杂光干扰灰度值Gz，然后计算坐标为(xc，yc)的像素消除杂光后的像素值Gr：Gr＝Gc-Gz；步骤四、x轴坐标为(m+4)到(xmax-(m+4))、y轴坐标为(m+4)到(ymax-(m+4))的像素全部获得消除杂光后的像素值后，得到消除杂光后的图像。上述快速鲁棒图像杂光抑制的方法，所述步骤三中采用加权平均的方法计算(x轴坐标,y轴坐标)为(xc，yc)的像素的杂光干扰灰度值Gz的方法为：Gz＝坐标(xc,yc-(m+yt))对应的像素的灰度值×a+坐标(xc,yc+(m+yt))对应的像素的灰度值×a+坐标(xc-(m+xt),yc)对应的像素的灰度值×b+坐标(xc+(m+xt),yc)对应的像素的灰度值×b+坐标(xc-(m+yt),yc+(m+yt))对应的像素的灰度值×c+坐标(xc+(m+yt),yc-(m+yt))对应的像素的灰度值×c+坐标(xc+(m+xt),yc+(m+yt))对应的像素的灰度值×d+坐标(xc-(m+xt),yc-(m+yt))对应的像素的灰度值×d；式中其中，a为第一参数，b为第二参数，c为第三参数，d为第四参数，e为第二中间变量。上述快速鲁棒图像杂光抑制的方法，所述图像为杂光干扰图像。上述快速鲁棒图像杂光抑制的方法，所述图像为恒星陀螺敏感器拍摄的杂光干扰图像。上述快速鲁棒图像杂光抑制的方法，所述快速鲁棒图像杂光抑制的方法的灵敏度能提取到10等星。一种快速鲁棒图像杂光抑制系统，采用权利要求1～5之一所述的快速鲁棒图像杂光抑制的方法。上述快速鲁棒图像杂光抑制系统，所述快速鲁棒图像杂光抑制系统对杂光进行抑制的计算频率不小于50Hz。本专利技术相比于现有技术具有如下有益效果：(1)本专利技术采用求图像中低频内容的方法求取杂光图像，精度高；因为受杂光干扰图像中即包含杂光也包含星点，星点的图像内容表现特征为高频，杂光的图像内容表现特征为低频；求取出低频图像，受杂光干扰图像减去低频图像后即剩下高频图像，也就是星点信息；由于只将杂光去除掉，不影响星点本身的能量分布，对质心精度影响低；(2)本专利技术采用当前像素周围像素求均值的方法获取背景杂光图像,复杂度低；本专利技术直接用数学分解的过程计算背景杂光图像，计算过程简单，适于嵌入式平台的运行；在高频处理(50Hz)的要求下，采用简化的求取图像低频信息的方法，每个像素的低频信息通过周围像素值加权得到；这样准确获取到了图像的低频信息，即背景杂光图像，便于后续求高频星点信息；整个计算过程在程序中，只需要加减和移位操作，便于嵌入式平台的实现；(3)本专利技术根据图像梯度变化情况，采用周围像素自适应分配系数的方法，即对系数a、b、c、d的取值大小自动分配权重，得到优质的背景杂光图像；(4)本专利技术方法的灵敏度高，对于弱等星，该算法可保证正常完成星点提取功能；(5)本专利技术方法能够全天候运行；在有无杂光的情况下，算法均可照常运行。附图说明图1为本专利技术方法的步骤流程图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种快速鲁棒图像杂光抑制的方法，其特征在于：包括如如下步骤：步骤一、将图像从左到右作为x轴，将图像从上到下作为y轴，xy坐标系的原点为图像的左上角；遍历图像的每个像素，所述图像在x轴的坐标范围为1到xmax，在y轴的坐标范围为1到ymax；步骤二、对x轴坐标为(m+4)到(xmax‑(m+4))、y轴坐标为(m+4)到(ymax‑(m+4))的像素进行处理；m为第一中间变量，m的取值范围为6～20；当被处理的像素的(x轴坐标,y轴坐标)为(xc，yc)、灰度值为Gc时，查找获得坐标为(xc，yc+m)的像素的灰度值为Gy1，查找获得坐标为(xc，yc‑m)的像素的灰度值为Gy2，计算被处理的像素的y轴间隔值yt：

【技术特征摘要】
1.一种快速鲁棒图像杂光抑制的方法，其特征在于：包括如如下步骤：步骤一、将图像从左到右作为x轴，将图像从上到下作为y轴，xy坐标系的原点为图像的左上角；遍历图像的每个像素，所述图像在x轴的坐标范围为1到xmax，在y轴的坐标范围为1到ymax；步骤二、对x轴坐标为(m+4)到(xmax-(m+4))、y轴坐标为(m+4)到(ymax-(m+4))的像素进行处理；m为第一中间变量，m的取值范围为6～20；当被处理的像素的(x轴坐标,y轴坐标)为(xc，yc)、灰度值为Gc时，查找获得坐标为(xc，yc+m)的像素的灰度值为Gy1，查找获得坐标为(xc，yc-m)的像素的灰度值为Gy2，计算被处理的像素的y轴间隔值yt：若y轴的坐标(yc+(m+yt))大于y轴的最大像素坐标ymax，或，y轴的坐标(yc-(m+yt))小于y轴的最小像素坐标1，则令yt的值为0；查找获得坐标为(xc-m，yc)的像素的灰度值为Gx1，查找获得坐标为(xc+m，yc)的像素的灰度值为Gx2，计算被处理的像素的x轴间隔值xt：若x轴的坐标(xc+(m+xt))大于x轴的最大像素坐标xmax，或，x轴的坐标(xc-(m+xt))小于x轴的最小像素坐标1，则令xt的值为0；然后转入步骤三；步骤三、采用加权平均的方法计算(x轴坐标,y轴坐标)为(xc，yc)的像素的杂光干扰灰度值Gz，然后计算坐标为(xc，yc)的像素消除杂光后的像素值Gr：Gr＝Gc-Gz；步骤四、x轴坐标为(m+4)到(xmax-(m+4))、y轴坐标为(m+4)到(ymax-(m+4))的像素全部获得消除杂...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘达，郝云彩，张春明，米强，顾营迎，钟红军，
申请(专利权)人：北京控制工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11