一种基于FPGA的星点提取方法技术

本发明专利技术公开了一种基于FPGA的星点提取方法，首先在星图的一行像素有效期间进行初步标记，将该行与其上一行像素的标号做对比，得到该行像素的初步标记结果。在初步标记的同时进行质心计算条件的累加运算，为最后的质心计算做准备。然后在行消隐间隔期间利用组合逻辑实现标号合并窗口，以此对该行像素进行标号合并。最后在一帧星图处理完毕之后进行质心计算，得到星图中各星点的质心。本发明专利技术基于FPGA的星点提取方法适用于微纳卫星星敏感器，具有无需存储图片，减少资源利用、能识别复杂星点、提高定位精度等优点。提高定位精度等优点。提高定位精度等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA的星点提取方法


[0001]本专利技术属于卫星
，具体涉及一种基于FPGA的星点提取方法。

技术介绍

[0002]微纳卫星是一种具备多载荷适配性的航天器平台，其主要特点和优势在于，易于实现批量化，研制周期短，经济成本低，发射灵活。微纳卫星现已从单纯的技术演示验证迈向各领域的功能应用，包括微纳卫星空间交会对接技术、空间目标抓捕对接、未来组合体控制技术、空间机械臂服务操作技术以及分布式空间系统应用。
[0003]上述的这些功能，给卫星的姿态控制也带来了更高的精度要求，而在卫星上广泛应用的星敏感器是进行高精度的姿态测量重要部件，因此提高星敏感器的姿态测量精度是导航、跟踪、捕捉等工作过程中的一个至关重要的环节。
[0004]星敏感器通过处理图像传感器拍摄的星图，提取恒星的质心，并将其与导航星库中的信息进行匹配，最后通过计算得到航天器的姿态。其中，恒星质心的提取被称为星点提取，它是星敏感器设计中一项重要内容，它的提取精度将直接影响最后的姿态计算结果。
[0005]星点提取方法一般是基于连通域标记进行的，通过对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的星点提取方法，其特征在于，步骤如下：步骤1：星敏感器采集星图，所述星图有1024行像素，设像素行号m＝1，2，3，
……
，1024，初始化m＝1，所述像素包含有效像素和无效像素，星图中的任意一个星点由若干个有效像素构成，上述有效像素之间相互连接组成星点连通域；转入步骤2；步骤2：在FPGA中利用初步标记窗口对星图中的第m行像素进行初步标记，得到该行像素的初步标记结果，转入步骤3；步骤3：在FPGA中利用标号合并窗口对第m行像素的初步标记结果进行标号合并，得到该行像素的标号合并结果，转入步骤4；步骤4：利用质心计算条件累加公式对第m行像素的标号合并结果进行累加运算，得到累加结果，并将上述累加结果存入FPGA的RAM中，转入步骤5；步骤5：令m＝m+1，判断更新后的m是否为最后一行，若不是最后一行，返回步骤2；若是最后一行，则此时的累加结果即为质心计算条件，转入步骤6；步骤6：利用质心计算公式对质心计算条件进行质心计算，得到星图中各星点的质心，从而完成星点的提取。2.根据权利要求1所述的基于FPGA的星点提取方法，其特征在于：步骤2中，在对第m行像素初步标记时，仅需要考虑上一行的标号，若像素的灰度值大于提取阈值，则该像素为有效像素反之则为无效像素，如果是无效像素则将其标号记为0，如果是有效像素则利用初步标记窗口标记该窗口；所述初步标记窗口为田字形窗口，一次容纳4个像素，仅采用三个像素，分别为像素A、像素B、像素P；像素P是当前正在进行初步标记的有效像素，像素A和像素B是已经完成标记的像素，此时在对像素P进行初步标记的时存在以下5种情况：1)像素A和像素B都是有效像素，像素A和像素B的标号不相等；2)像素A和像素B都是有效像素，像素A和像素B的标号相等；3)像素A是有效像素，像素B是无效像素；4)像素A是无效像素，像素B是有效像素；5)像素A和像素B都是无效像素；使用标号寄存器缓存标号，在初步标记的过程中缓存最新的标号；对于情况1)，将像素P标记为像素A的标号，同时还需要“回收”像素B的标号，即标号寄存器的值减1；对于情况2)，只需将像素P标记为像素A的标号；对于情况3)，将像素P标记为像素A的标号；对于情况4)，将像素P标记为像素B的标号；对于情况5)，将标号寄存器的值加1，并作为像素P的标记结果。3.根据权利要求2所述的基于FPGA的星点提取方法，其特征在于：对于第一行像素即m＝1时，假设上一行的标号全为0。4.根据权利要求2所述的基于FPGA的星点提取方法，其特征在于：步骤3中，在FPGA中利用标号合并窗口对第m行像素的初步标记结果进行标号合并，得到该行像素的标号合并结果，具体如下：在FPGA中利用标号合并窗口对初步标记结果中第m行像素的标号从右至左进行合并，
所述标号合并窗口一次容纳2个像素，分别为像素C和像素D；如果像素C的标号大于像素D的标号，则将像素C标号为像素D的标号；如果像素C的标号小于等于像素D的的标号，则像素C的的标号保持不变；完成第m行的初步标记之后，行同步信号便进入了行消隐间隔；将初步标记后的数据从RAM0中读出的同时进行标号合并，并将标号合并的结果写入标号合并存储器RAM1中，RAM1是一个简单双端口RAM，但它的读和写的位宽与RAM0相反；实现标号合并时利用RAM0的大位宽读和RAM1的大位宽写的功能，在行消隐间隔期间完成了一行标号的标号合并；得到该行像素的标记合并结果。5.根据权利要求4所述的基于FPGA的星点提取方法，其特征在于：步骤4中，利用质心计算条件累...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖文和，赵钟泥，张翔，陈鑫，杜荣华，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：