一种全天时星敏感器实时星点提取方法技术

本发明专利技术提供一种全天时星敏感器实时星点提取方法，首先将原始图像数据的格式转换成AXI Stream的流媒体格式，以实现流水线过程的速率控制；以TopHat算法为核心进行星点图像与背景图像的剥离；利用邻域的灰度均值信息进行局部法提取有效的星点区域；最后再通过流水线顺序遍历的连通域标记方法得到图像上星点的准确质心位置；一方面，该方法相比简单的全局方法具有较强的背景噪声抗性，能够在白昼高背景干扰的情况下实现天体的稳定捕获；另一方面，本发明专利技术的全天时星敏感器星点提取方法还可以借助高阶综合编译工具在FPGA平台上得以以流水线处理的形式实现。流水线处理的形式实现。流水线处理的形式实现。

【技术实现步骤摘要】
一种全天时星敏感器实时星点提取方法


[0001]本专利技术属于绝对姿态测量领域，尤其涉及一种全天时星敏感器实时星点提取方法。

技术介绍

[0002]全天时星敏感器旨在解决全天时条件下高精度天文位姿测量的问题，昼间天文观测时剧烈的天空背景照射引起的极低信噪比是该装置的关键技术难点。在光机硬件上，全天时星敏感器普遍采用了小探测视场和偏红外探测谱段的设计。实际观测结果表明，纵使采用角分级的视场和短波红外的探测谱段，天体成像的信噪比仍然较低。为弥补小视场的光机设计，全天时星敏感器采用伺服式寻星动态观测多个指向上的不同天体。这就要求每次观测图像的星点提取必须实时快速。
[0003]关于适用于全天时星敏感器的星点提取方法，尚未有公开专利。
[0004]根据相关检索，目前全天时星敏感器的星点提取方法分为两类。一类沿袭自传统星敏感器，采用全局阈值分割的方法将星点从背景中分割出来。虽然一些改进方法会根据图像统计信息对阈值进行实时调整，但在复杂背景下星点的实际提取效果并不理想。另一类方法以天体成像光斑的灰度梯度分布为特征进行目标提取，这类方法需要进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全天时星敏感器实时星点提取方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将星敏感器成像端获取的原始星图数据的格式转换为AXI Stream的流媒体格式后，再采用TopHat算法对格式转换后的星图数据进行背景去噪处理，得到背景滤除后的星图；S2：将背景滤除后的星图经过盒装滤波器后得到一幅均值图像，将均值图像的各像元分别作为中心像元，并根据中心像元的灰度均值是否大于其任一斜四邻域的灰度均值来判断当前中心像元是否为星点像元；S3：根据各星点像元所在行和所在列是否相邻来实现星点像元的连通域划分；S4：采用重心法获取各个连通域所表征的星点区域的坐标。2.如权利要求1所述的一种全天时星敏感器实时星点提取方法，其特征在于，在判断当前中心像元是否为星点像元时，其斜四邻域像元在内存中的调用方法如下：构建一个包括七个缓存行的滚动存储结构，且所述滚动存储结构的缓存行号按照0～6进行编号，滚动存储结构用于存储均值图像上当前中心像元所在行的像元、当前中心像元所在行的前三行像元以及后三行像元；其中，若当前中心像元为其所在行的最后一个像元且当前中心像元已完成是否为星点像元的判断后，将排在当前中心像元所在行前面的第三行像元所在的缓存行进行清空，并将当前中心像元所在行的下一行作为下一个中心像元的所在行，还将排在下一个中心像元的所在行后面的第三行像元存储于被清空的缓存行中，并将该缓存行的行号记为k；按照如下公式获取当前中心像元及其斜四邻域像元在滚动存储结构中的缓存行号：按照如下公式获取当前中心像元及其斜四邻域像元在滚动存储结构中的缓存行号：r
down
＝k其中，k为存储有排在当前中心像元所在行后面的第三行像元的缓存行号，r
mid
为当前中心像元所在行的缓存行号，r
up
为当前中心像元所在行的左上邻域像元和右上邻域像元的缓存行号，r
down
为当前中心像元所在行的左下邻域像元和右下邻域像元的缓存行号；按照如下公式获取当前中心像元及其斜四邻域像元在滚动存储结构中的缓存列号：其中，t为当前中心像元的右上邻域像元和右下邻域像元的缓存列号，c
left
为当前中心像元的左上邻域像元和左下邻域像元的缓存列号，c
mid
为当前中心像元的缓存列号，c
right
为当前中心像元的右上邻域像元和右下邻域像元的缓存列号；根据当前中心像元及其斜四邻域像元的缓存行号和缓存列号从滚动存储结构中调用对应的灰度均值，并根据调用的灰度均值来判断当前中心像元是否为星点像元。3.如权利要求1所述的一种全天时星敏感器实时星点提取方法，其特征在于，各星点像
元的连通域划分方法为：分别将各星点像元作为当前星点像元执行以下步骤：S31：判断当前星点像元相对于前一个星点像元是否发生换行，若未换行，则进入步骤S32，若已换行，则将当前星点像元的左侧像元标号leftLabel置0后再进入步骤S33；S32：判断当前星点像元所在列与前一个星点像元所在列是否相邻，若相邻，则当前星点像元与前一个星点像元属于同一个行连通域，将当前星点像元的左侧像元标号leftLabel设置为与前一个星点像元的左侧像元标号leftLabel相同，然后再进入步骤S34；若不相邻，则将当前星点像元的左侧像元标号leftLabel置0后再进入步骤S34；S33：判断当前星点像元所在行与前一个星点像元所在行是否相邻，若相邻，则将上一行行连通域区块数lastSectNum设置为前一个星点像元所在行包含的行连通域数量后再进入步骤S34；若不相邻，则将上一行行连通域区块数lastSectNum置0后再进入步骤S34；S34：判断当前星点像元的左侧像元标号leftLabel是否...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊琨，缪寅宵，弯天琪，商秋芳，王震，吴跃，汤晔，沙春哲，刘莎，王蕾，
申请(专利权)人：北京航天计量测试技术研究所，
类型：发明
国别省市：