望远镜指向天区背景天光的自动测量方法和测量设备技术

一种望远镜指向天区背景天光的自动测量方法和测量设备，获取望远镜指向天区的本底图像及不同曝光时间的探测图像，对探测图像进行去噪、星象提取和星象质心位置计算处理，将数据库中选取的符合预设条件的恒星与探测图像中的星象进行匹配，根据相匹配的星象的数量、星象的灰度值和星象的星等亮度，构建天光模型，基于天光模型，确定不同曝光时间的探测图像的背景天光值；由此，本发明专利技术提供的方法操作过程简单，无需专用设备保障，数据处理算法简便，可实时或准实时实现对望远镜指向天区的背景天光的自动测量。景天光的自动测量。景天光的自动测量。

【技术实现步骤摘要】
望远镜指向天区背景天光的自动测量方法和测量设备


[0001]本专利技术涉及空间碎片测量领域，具体涉及一种望远镜指向天区背景天光的自动测量方法和测量设备。

技术介绍

[0002]在空间碎片测量领域，背景天光（天空背景光辐射流量强度）是地面天文观测的重要参数，尤其是对望远镜的探测能力，以及望远镜光学系统的曝光时间、图像信噪比等指标造成非常大的影响。此外，一个好的观测台址首先要进行天光背景的测量，只有背景天光低的观测台址才适合观测。因此，掌握天光背景辐射信息一方面可用于评估望远镜探测能力是否达到期望结果，为实现望远镜光学系统技术指标和探测器指标提供定量的分析结果；另一方面，实时获得望远镜在不同观测条件下、不同指向天区下的背景夜天光的测定结果，也会对望远镜的实际观测效率提供一个定量测定结果，并为相关天文数据处理提供重要依据。
[0003]现有的光学望远镜系统通常包含不同光学结构形式和不同读出方式的探测器（CCD或CMOS探测器）。对于一个望远镜，由于测站天气条件的不同，望远镜指向天区也不同，其背景天光不同，即使探测器曝光时间相同，望远镜探测能力也会不同。因此要实时根据天区背景天光的大小以及被观测目标的暗弱，合理调整探测器的曝光时间，提高对暗弱目标的观测成功率及定位精度。同时，随着望远镜数量增多，一个好的观测台址往往部署多台望远镜，为实现多台望远镜智能控制协同工作，需同时获取各自指向天区背景天光的大小。
[0004]目前，主要利用专用夜天光测试仪器来测定背景天光，存在以下不足：1. 操作复杂，自动化程度不高；2. 通常只给出天顶方向夜天光的结果；3. 同时只能测量一个天区的测站夜天光；4. 无法适用多台望远镜的测站；因此，亟需一种背景天光的测定方法，无需依靠其他测试仪器，能够自动测量望远镜指向天区的背景天光大小，从而提高望远镜观测的观测效率。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在提供一种望远镜指向天区背景天光的自动测量方法和测量设备，能够自动测量望远镜指向天区的背景天光。
[0006]根据第一方面，一种实施例中提供一种望远镜指向天区背景天光的自动测量方法，包括：获取望远镜指向天区在不同曝光时间的探测图像以及对应的本底图像，并确定所述本底图像中各个像素点的灰度均值，确定所述探测图像中各个像素点的灰度均值及所有像素点灰度值的标准差；其中，所述本底图像为曝光时间为0的图像；基于所述探测图像中各个像素点的灰度均值及所有像素点灰度值的标准差，对所
述探测图像进行去噪、星象提取和星象质心位置计算处理，得到所述探测图像中星象的数量、各个星象的灰度值和各个星象在所述探测图像上的位置坐标；在数据库中选取符合预设条件的恒星，将符合预设条件的恒星的位置坐标从质心天球坐标系转换到曝光时间的球面坐标系中，再对所述球面坐标系中的所述恒星投影至与所述恒星相切的切平面上，得到图像坐标系中的所述恒星的位置坐标；利用三角形匹配算法，将所述探测图像中的各个星象与所述图像坐标系统中的所述恒星进行星图匹配，得到所述探测图像中与所述恒星相匹配的星象的数量、星象的灰度值和星象的星等亮度，再基于所述探测图像中与恒星相匹配的星象的数量、星象的灰度值和星象的星等亮度，构建天光模型，并计算所述天光模型中的待定系数；基于所述天光模型、不同曝光时间的探测图像中各个像素点的灰度均值和所述本底图像中各个像素点的灰度均值，确定不同曝光时间的探测图像的背景天光值。
[0007]根据第二方面，一种实施例中提供一种测量设备，包括：探测器，用于按照不同曝光时间采集望远镜指向天区的探测图像和本底图像；处理器，用于执行如上述任一项实施例所述的自动测量方法。
[0008]根据第三方面，一种实施例中提供一种计算机可读存储介质，所述介质上存储有程序，所述程序能够被处理器执行以实现如上述任一项实施例所述的方法。
[0009]依据上述实施例的望远镜指向天区背景天光的自动测量方法和测量设备，获取望远镜指向天区的本底图像及不同曝光时间的探测图像，对探测图像进行去噪、星象提取和星象质心位置计算处理，将数据库中选取的符合预设条件的恒星与探测图像中的星象进行匹配，根据相匹配的星象的数量、星象的灰度值和星象的星等亮度，构建天光模型，基于天光模型，确定不同曝光时间的探测图像的背景天光值；由此，本专利技术提供的方法操作过程简单，无需专用设备保障，数据处理算法简便，可实时或准实时实现对望远镜指向天区的背景天光的自动测量。
附图说明
[0010]图1为本专利技术实施例提供的望远镜指向天区背景天光的自动测量方法的流程图；图2为一种实施例的对探测图像进行去噪方法的流程图；图3为将恒星的位置坐标从质心天球坐标系转换到曝光时间的球面坐标系中的示意图；图4为本专利技术实施例提供的测量设备的结构示意图。
具体实施方式
[0011]下面通过具体实施方式结合附图对本专利技术作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
[0012]另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
[0013]本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。
[0014]请参考图1，本专利技术实施例提供了一种望远镜指向天区背景天光的自动测量方法，包括步骤101至步骤105，下面详细说明。
[0015]步骤101：获取望远镜指向天区在不同曝光时间的探测图像以及对应的本底图像，并确定本底图像中各个像素点的灰度均值，确定探测图像中各个像素点的灰度均值及所有像素点灰度值的标准差；其中，本底图像为曝光时间为0的图像。
[0016]在本实施例中，探测图像和本底图像均通过望远镜对应的探测器拍摄不同曝光时间的探测图像，其可以拍摄相同指向天区的，也可以拍摄不同指向天区的。本底图像为该探测器在曝光时间为0时拍摄的图像。
[0017]此外，计算本底图像中各个像素点的灰度均值，确定探测图像中各个像素点的灰度均值及所有像素点灰度值的标准差所采用的方法为图像处理常用的方法，此处不再赘述。
[0018]步骤102：基于探测图像中各个像素点的灰度均值及所有像素点灰度值的标准差，对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种望远镜指向天区背景天光的自动测量方法，其特征在于，包括：获取望远镜指向天区在不同曝光时间的探测图像以及对应的本底图像，并确定所述本底图像中各个像素点的灰度均值，确定所述探测图像中各个像素点的灰度均值及所有像素点灰度值的标准差；其中，所述本底图像为曝光时间为0的图像；基于所述探测图像中各个像素点的灰度均值及所有像素点灰度值的标准差，对所述探测图像进行去噪、星象提取和星象质心位置计算处理，得到所述探测图像中星象的数量、各个星象的灰度值和各个星象在所述探测图像上的位置坐标；在数据库中选取符合预设条件的恒星，将符合预设条件的恒星的位置坐标从质心天球坐标系转换到曝光时间的球面坐标系中，再对所述球面坐标系中的所述恒星投影至与所述恒星相切的切平面上，得到图像坐标系中的所述恒星的位置坐标；将所述探测图像中的各个星象与所述图像坐标系统中的所述恒星进行星图匹配，得到所述探测图像中与所述恒星相匹配的星象的数量、星象的灰度值和星象的星等亮度，再基于所述探测图像中与恒星相匹配的星象的数量、星象的灰度值和星象的星等亮度，构建天光模型，并计算所述天光模型中的待定系数；基于所述天光模型、不同曝光时间的探测图像中各个像素点的灰度均值和所述本底图像中各个像素点的灰度均值，确定不同曝光时间的探测图像的背景天光值。2.如权利要求1所述的自动测量方法，其特征在于，对所述探测图像进行去噪包括：基于所述探测图像中各个像素点的灰度均值及所有像素点灰度值的标准差，确定检测门限值；对所述探测图像中的各个像素点进行如下操作，得到去噪后的探测图像：判断所述探测图像中的各个像素点的灰度值与所述检测门限值的大小关系；若像素点的灰度值大于所述定检测门限值，则对所述像素点的灰度值赋值为1；否则，对所述像素点的灰度值赋值为0；判断灰度值赋值为1的像素点的邻域的各个像素点的灰度值与所述检测门限值的大小关系；若所述邻域中灰度值大于所述检测门限值的像素点的数量大于预设值时，则当前像素点的灰度值保持为1；否则，将当前像素点的灰度值赋值为0。3.如权利要求2所述的自动测量方法，其特征在于，对所述探测图像进行星象提取包括：提取所述去噪后的探测图像中灰度值为1的像素点，并基于所述提取的灰度值为1的像素点，确定所述去噪后的探测图像中的所有星象及星象的信息，所述星象的信息包括所有星象的数量和各个星象在去噪后的探测图像中的像素区域。4.如权利要求3所述的自动测量方法，其特征在于，对所述探测图像进行星象质心位置计算包括：在去噪后的探测图像中各个星象的像素区域内，通过去噪前的探测图像的图像数据矩阵，确定各个星象在去噪后的探测图像中的中心位置坐标及各个星象对应的灰度值。5.如权利要求1所述的自动测量方法，其特征在于，所述在数据库中选取符合预...

【专利技术属性】
技术研发人员：李希宇，高昕，宗永红，张晓祥，郑东昊，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三九二一部队，
类型：发明
国别省市：