微小卫星平台上的多帧图像快速重建方法技术

本发明专利技术涉及一种微小卫星平台上的多帧图像快速重建方法，包括以下步骤：a、根据卫星平台的功率谱建立载荷观测抖动模型；b、结合抖动模型获取短曝光图像，并对图像进行配准；c、对配准后的图像进行多帧叠加重建；d、对重建后的图像进行降噪、滤波。本发明专利技术能准确快速地解决微小卫星平台上展开观测的实际场景中具有相对运动的多帧图像复原问题，有效去除成像过程中载荷指向抖动所引起的焦平面成像模糊现象，提高系统成像分辨率。并且，计算复杂度低，具有星上实时运算的能力，适用于基于微小卫星或者类似的空间飞行器针对天文成像、对地观测等不同场景展开的观测。同场景展开的观测。同场景展开的观测。

【技术实现步骤摘要】
微小卫星平台上的多帧图像快速重建方法


[0001]本专利技术涉及一种微小卫星平台上的多帧图像快速重建方法。

技术介绍

[0002]目前，全球卫星应用领域的小型化趋势不断加速，微小卫星呈现爆发式发展。卫星的姿态控制、热控、推进、通信、星上处理以及有效载荷等工程子系统的进步都促使着微小卫星向高性能方向上的进一步发展。例如，紫瞳科学卫星是近年研发的一颗微小天文卫星。目标计划在地球轨道实现系外行星掩星双色测光、紫外波段恒星活动性监测与近地小行星监测。
[0003]空间望远镜在观测期间指向会产生漂移或者随机抖动，造成观测目标精度的下降。与其他航天器相比，微小卫星对内外部的扰动更加敏感，更易发生抖动。卫星平台的抖动特性使得载荷在长时间曝光观测中生成模糊的图像，导致其中一些频率分量信息的减弱甚至丢失。这些因素会造成载荷观测指向相对于预期有所偏离，具体表现为包含朝特定方向的漂移成分与无规则的抖动成分。从提升观测精度的角度出发，科学目标对微小卫星姿态稳定度提出了较高的要求。因此有针对性地设计观测方案并研究相应的图像重建系统是十分必要的。
[000本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微小卫星平台上的多帧图像快速重建方法，包括以下步骤：a、根据卫星平台的功率谱建立载荷观测抖动模型；b、结合抖动模型获取短曝光图像，并对图像进行配准；c、对配准后的图像进行多帧叠加重建；d、对重建后的图像进行降噪、滤波。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤(a)中，根据卫星平台的功率谱函数分析望远镜指向的抖动特性，其中卫星平台的功率谱函数可表示为：其中，S表示功率谱函数，f
band
表示功率谱函数的频率范围，c为常数；焦平面上的位移Δ
x
和Δ
y
与望远镜指向抖动特性存在以下关系：其中，F为焦距，D
scene
为光瞳与观察场景之间的距离，D
x
、D
y
、D
z
分别表示沿x、y、z轴的位移，θ
x
、θ
y
、θ
z
分别表示指向沿x、y、z轴的旋转，位似变换函数f与位置(x，y)和平面中心之间的距离d
x，y
相关。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，由于D
scene
＞＞F＞＞d
x，y
，则位移Δ
x
和Δ
y
简化为：4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于步骤(a)中建立的抖动模型，抖动后图像为：其中，Y为抖动后图像，K、P分别为抖动以及光学系统的卷积核，N为额外的加性噪声，X为无抖动目标图像，为卷积操作。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述步骤(b)中，根据观测目标源、光学系统以及探测器参数，并结合抖动模型中的K、P，N，X确定获取短曝光图像时的曝光时间。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，获取短曝光图像时的曝光时间随着单帧观测信噪比的升高而减少...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘冀林，霍卓玺，方越东，林亲，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：