基于图像识别的目标点观测方法、系统和储存介质技术方案

本发明专利技术公开了一种基于图像识别的目标点观测方法、系统和储存介质，方法包括步骤：对空间目标以短时曝光的方式进行连续拍摄，获得多张原始图像；对获取的多张原始图像分别进行处理，得到对应的星轨图像；根据星轨图像中的星轨轨迹线，确定星轨对应的空间目标的运动轨迹和运动速度；对比和匹配各个星轨图像中星轨的运动轨迹线和运动速度，确定各个空间目标；根据原始图像拍摄的时间先后顺序，确定各个空间目标的运动方向。本发明专利技术基于图像识别处理的方法和星轨的连续性特点，在视场中存在多个空间目标时，能够正常的识别出各个空间目标的运动方向和速度，避免目标点集互相干扰的情况，而且能够预测空间目标下一次出现的位置。且能够预测空间目标下一次出现的位置。且能够预测空间目标下一次出现的位置。

【技术实现步骤摘要】
基于图像识别的目标点观测方法、系统和储存介质


[0001]本专利技术涉及太空物体光学图像识别
，具体涉及一种基于图像识别的目标点观测方法、系统和储存介质。

技术介绍

[0002]对于火箭发射、碰撞预警、过境预报等需要空间目标轨道参数的业务来说，拥有自主可控、可信的数据来源是必不可少的。目前对空间目标(卫星、箭体、碎片等)的监测方法主要包括雷达监测、可见光观测等。雷达部署复杂、成本高，对低轨空间目标有较高的灵敏度，能够观测到10cm以下的目标，主要是政府单位使用。光学观测主要使用天文望远镜观测，光学望远镜部署灵活、成本低，是企业和个人使用最多的方式。
[0003]光学望远镜对空间目标的监测主要分为跟踪和巡天。跟踪是根据提供的tle参数，调度相机按相机的位置去拍摄。巡天是将望远镜指向指定的方位，将经过视场内的卫星记录下来做轨道匹配、轨道更新。在巡天观测模式时，主要工作流程是将拍摄的图像通过图像叠加、设置阈值等方式，将背景卫星剔除掉，剩下的卫星点即为空间目标的轨迹点集，通过轨迹的连线可得到卫星方向和速度，继而可以预测出在下一张图像上空间目标的像素位置，或者未来一段时间内的位置。由于观测位置时间较短，精度较低，对于较长时间后的推测误测会变大。
[0004]目前常用的方法主要针对与视场中只有一个空间目标的情况，该方法主要是将多个处理过的图像中的空间目标的坐标点收集起来，通过点集进行拟合，得到空间目标的运动方向和大致速度。这种方式在遇到视场中有多个目标运动的情况时，解析出的坐标点集将会不规律，导致无法得到空间目标的运动轨迹或者得到错误的方向或者速度，结果将不再具有可参考性，因此影响空间目标的预测结果。

技术实现思路

[0005]技术目的：针对上述技术问题，本专利技术提出了一种基于图像识别的目标点观测方法、系统和可读储存介质，其基于图像识别处理的方法和星轨的连续性特点，在视场中存在多个空间目标时，能够正常的识别出各个空间目标的运动方向和速度。
[0006]技术方案：为实现上述技术目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0007]一种基于图像识别的目标点观测方法，其特征在于，包括步骤：
[0008]使用带有相机功能的光学望远镜，对空间目标以短时曝光的方式进行连续拍摄，获得多张原始图像，空间目标在原始图像中形成星轨；
[0009]对获取的多张原始图像分别进行处理，得到对应的星轨图像；
[0010]同一个星轨图像中，取各个星轨的轨迹线的两个端点，通过所述两个端点，确定一条直线，根据原始图像的曝光时间、两个端点之间的距离，计算出速度，将所述直线和速度分别认定为星轨对应的空间目标的运动轨迹和运动速度；
[0011]对比和匹配各个星轨图像中星轨的运动轨迹线和运动速度，如果两个或两个以上
的星轨的轨迹线在同一条直线上，且运动速度相等或者运动速度的差值在预设范围内，将对应的星轨认定为同一个空间目标；
[0012]将认定为同一个空间目标的星轨所在的星轨图像，按照原始图像拍摄的时间先后顺序，由时间在先的星轨的端点向时间在后的星轨的端点做射线，所述射线的方向认定为空间目标的运动方向。
[0013]优选地，空间目标的运动方向认定后，预测各个空间目标下一次出现在位置，包括步骤：
[0014]根据时间点的变化确定任一个空间目标运动方向的起始点，结合对应的空间目标的运动速度和运动方向，预测对应的空间目标下一次出现的位置。
[0015]优选地，光学望远镜的相机分辨率为m*n，空间目标沿平行于m分辨率边方向运动，识别空间目标的角度为β，所述曝光时间满足式(1)的要求：
[0016][0017]其中，t表示曝光时间，α表示相机的视场范围，d为得到的原始图像中表示空间目标的星点的直径为d，2d表示空间目标移动后形成的星轨的可识别长度，ω表示空间目标的角速度。
[0018]优选地，对获取的多张原始图像分别进行处理，得到对应的星轨图像，包括步骤：
[0019]对原始图像进行降噪处理；
[0020]将经过降噪处理的原始图像进行图像叠加和阈值处理，识别出图像中的背景恒星并从图像中除去恒星；
[0021]将除去恒星的图像按照亮度阈值，进行过滤处理，得到星轨图像。
[0022]一种基于图像识别的目标点观测系统，其特征在于，包括：
[0023]原始图像获取装置，用于对空间目标以短时曝光的方式进行连续拍摄，获得多张原始图像，空间目标在原始图像中形成星轨；
[0024]图像处理模块，用于对获取的多张原始图像分别进行处理，得到对应的星轨图像；
[0025]计算模块，同一个星轨图像中，取各个星轨的轨迹线的两个端点，通过所述两个端点，确定一条直线，根据原始图像的曝光时间、两个端点之间的距离，计算出速度，将所述直线和速度分别认定为星轨对应的空间目标的运动轨迹和运动速度；
[0026]识别模块，对比和匹配各个星轨图像中星轨的运动轨迹线和运动速度，如果两个或两个以上的星轨的轨迹线在同一条直线上，且运动速度相等或者运动速度的差值在预设范围内，将对应的星轨认定为同一个空间目标；
[0027]方向确认模块，用于将认定为同一个空间目标的星轨所在的星轨图像，按照原始图像拍摄的时间先后顺序，由时间在先的星轨的端点向时间在后的星轨的端点做射线，所述射线的方向认定为空间目标的运动方向。
[0028]优选地，还包括：预测模块，用于根据时间点的变化确定任一个空间目标运动方向的起始点，结合对应的空间目标的运动速度和运动方向，预测对应的空间目标下一次出现的位置。
[0029]一种储存介质，其特征在于，所述储存介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述方法。
[0030]有益效果：由于采用了上述技术方案，本专利技术具有如下有益效果：
[0031]本专利技术提出的一种基于图像识别的目标点观测方法，通过短时曝光，在获取的多张原始图像中形成短的星轨，基于星轨的连续性特点，确定了空间目标及其运动方向和速度，而且根据时间点的变化确定出空间目标运动方向的起始点，能够预测下一次空间目标出现的大概位置。
附图说明
[0032]图1为本专利技术提出的基于图像识别的目标点观测方法的流程图；
[0033]图2为星点与星轨的示意图；
[0034]图3为相机的分辨率及星轨移动方向的示意图；
[0035]图4为视场角度与星轨角度的示意图；
[0036]图5为短时曝光的星点的示意图；
[0037]图6为短时曝光的星轨的示意图；
[0038]图7为亮度阈值过滤处理前的图像；
[0039]图8为亮度阈值过滤处理后的图像；
[0040]图9为空间目标预测的轨迹的示意图；
[0041]图10为第一张星轨图像；
[0042]图11为第二张星轨图像；
[0043]图12为依据星轨图像确定空间目标移动方向示意图。
具体实施方式
[0044]下面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于图像识别的目标点观测方法，其特征在于，包括步骤：使用带有相机功能的光学望远镜，对空间目标以短时曝光的方式进行连续拍摄，获得多张原始图像，空间目标在原始图像中形成星轨；对获取的多张原始图像分别进行处理，得到对应的星轨图像；同一个星轨图像中，取各个星轨的轨迹线的两个端点，通过所述两个端点，确定一条直线，根据原始图像的曝光时间、两个端点之间的距离，计算出速度，将所述直线和速度分别认定为星轨对应的空间目标的运动轨迹和运动速度；对比和匹配各个星轨图像中星轨的运动轨迹线和运动速度，如果两个或两个以上的星轨的轨迹线在同一条直线上，且运动速度相等或者运动速度的差值在预设范围内，将对应的星轨认定为同一个空间目标；将认定为同一个空间目标的星轨所在的星轨图像，按照原始图像拍摄的时间先后顺序，由时间在先的星轨的端点向时间在后的星轨的端点做射线，所述射线的方向认定为空间目标的运动方向。2.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的目标点观测方法，其特征在于，空间目标的运动方向认定后，预测各个空间目标下一次出现在位置，包括步骤：根据时间点的变化确定任一个空间目标运动方向的起始点，结合对应的空间目标的运动速度和运动方向，预测对应的空间目标下一次出现的位置。3.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的目标点观测方法，其特征在于：所述光学望远镜的相机分辨率为m*n，空间目标沿平行于m分辨率边方向运动，识别空间目标的角度为β，所述曝光时间满足式(1)的要求：其中，t表示曝光时间，α表示相机的视场范围，d为得到的原始图像中表示空间目标的星点的直径为d，2d表示空间目标移动后形成的星轨的可识别长度，ω表示空间目标的角速度。4.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的目标点...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏鹏，亢瑞卿，张伟祺，李亚亚，李小波，亢志邦，
申请(专利权)人：北京开运平行空间技术有限公司，
类型：发明
国别省市：