一种对月探测相机在轨动态调制传递函数检测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于图像处理技术领域，具体涉及一种对月探测相机在轨动态调制传递函数检测方法及装置

【技术实现步骤摘要】
一种对月探测相机在轨动态调制传递函数检测方法及装置


[0001]本专利技术属于光学系统成像质量评价处理
，具体涉及一种对月探测相机在轨动态调制传递函数检测方法及装置
。

技术介绍

[0002]绕月探测相机在轨工作期间，受太空环境
(
光学系统环境适配性
、
相机可靠性
、
热控环境
、TDICCD
驱动能力
、
姿态变化和偏航角漂移等
)
与自身元器件老化等因素影响，这些因素将导致图像质量的下降，使得图像所能提供的信息量变少，因此需要定期对探月相机的成像质量进行在轨检测以监测其性能变化情况
。
绕月探测相机在轨工作期间如何进行动态的成像质量评价是需要解决的一大问题
。
调制传递函数
(MTF)
是用于评价光学系统成像质量的重要参数，是一种直接
、
客观
、
准确
、
定量的相机像质评价指标，它能体现待评价光学系统对物体成像期间的信息衰减程度，精确度较高，比传统像质评价方法更客观全面，是用于绕月探测相机在轨运行性能的理想评价指标
。
目前对绕月探测相机
MTF
检测，主要是在探测器发射前，在实验室中使用调制传递函数测量仪来计算
MTF
或是通过对一些特定靶标成像所得到的图像信息进行计算得到相机的
MTF
，但是在实验室中计算的
MTF
与对月探测相机在轨运行时实际的
MTF
之间会有一定的误差
。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种对月探测相机在轨动态调制传递函数检测方法及装置，用以解决现有技术中对绕月探测相机进行
MTF
检测时，检测结果精度差的技术问题
。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种对月探测相机在轨动态
MTF
检测方法，包括如下步骤：
[0005]1)
基于观测区域任务规划获取对月探测相机的观测影像，并判断观测影像中是否包含目标区域以及包含的目标区域的类型；其中，目标区域的类型包括刃边区域和星点区域，刃边区域中包含有刃边靶标，且月球边缘与深空背景区形成的高对比度边缘或月球上的阴影区与光照区形成的高对比度边缘作为刃边靶标，星点区域中包含有发光恒星靶标；
[0006]2)
若目标区域的类型为刃边区域，则采用刃边法获取
MTF
；若目标区域的类型为星点区域，则采用星点法获取
MTF。
[0007]上述技术方案的有益效果为：本专利技术的对月探测相机在轨动态
MTF
检测方法合理利用绕月探测相机自身的观测目标和空间目标特点，以月球边缘与深空背景区形成的高对比度边缘或月球上的阴影区与光照区形成的高对比度边缘作为刃边靶标，以深空星点点状目标作为星点靶标，无需另外设计和安装专门的检测仪器，也无需铺设月面靶标，能方便的实现
MTF
的实时在轨检测，有效的节省人力，物力，财力，便于直接
、
客观
、
准确
、
定量地对相机像质进行评价
。
而且，本专利技术的对月探测相机在轨动态
MTF
检测方法具有成本低
、
精度高
、
可多次测量的优点，本专利技术的方法不是在实验室中计算绕月探测相机的
MTF
，而是在对月探测相机在轨运行时对其
MTF
进行检测，实时性好且检测结果精度高
。
[0008]进一步地，采用星点法获取调制传递函数的手段为：对多幅恒星观测影像进行亮度峰值检测，检测出亚像素的星点中心位置；根据多幅影像中检测的星点中心位置，进行星点光斑的数据灰度值加密配准，得到加密的恒星采样点；对加密得到的恒星采样点进行拟合，得到点扩散函数
PSF
；依据得到的
PSF
获取影像关于频率的
MTF
离散点并对
MTF
离散点进行拟合得到
MTF。
[0009]上述技术方案的有益效果为：根据多幅图像中检测的星点中心位置对星点光斑的数据灰度值进行加密配准，可以大大提高
PSF
拟合精度
。
[0010]进一步地，获取影像关于频率的
MTF
离散点的手段为：对一定宽度区间内的
x
进行离散化，并令
y
值等于0，得到若干个离散点
(x,y)
，进而计算各离散点
(x,y)
的
PSF(x,y)
的离散值，其中
x
表示影像中各像素点到星点的距离，
y
表示影像中各像素点的影像灰度值；依据所述
PSF(x,y)
的离散值，在所述宽度区间内做一维傅里叶变换，然后对其取模并归一化，得到影像关于频率的
MTF
离散点
。
[0011]进一步地，采用二维高斯曲面函数对加密得到的恒星采样点进行拟合
。
[0012]进一步地，采用高斯函数对
MTF
离散点进行拟合
。
[0013]进一步地，采用刃边法获取
MTF
的手段为：对目标区域进行边缘检测，拟合出刃边曲线；在拟合出刃边曲线后，针对影像中所有像素点逐点计算其到刃边曲线的垂直距离
x
；对刃边数据
[x,y]进行拟合得到目标区域的边扩散函数
ESF
，
y
表示影像中各像素点的灰度值；对获取的
ESF
求导，获取线扩散函数
LSF
；依据得到的
LSF
获取影像关于频率的
MTF
离散点并对
MTF
离散点进行拟合得到
MTF。
[0014]进一步地，获取影像关于频率的
MTF
离散点的手段为：对一定宽度区间内的
x
进行离散化，依据离散的
x
获取对应的线扩散函数
LSF
的离散值；对获取的线扩散函数
LSF
的离散值做一维傅里叶变换，然后对其取模并归一化，得到影像关于频率的
MTF
离散点
。
[0015]进一步地，还包括计算奈奎斯特频率处的
MTF
值
。
[0016]进一步地，所述观测区域任务依据月探测器的轨道预报数据
、
月球地形参考数据
、
恒星星表数据以及月球星历数据中的至少一种数据获取
。
[0017]其有益效果为：依据月探测器的轨道预报数据
、
月球地形参考数据
、
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种对月探测相机在轨动态调制传递函数检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)
基于观测区域任务规划获取对月探测相机的观测影像，并判断观测影像中是否包含目标区域以及包含的目标区域的类型；其中，目标区域的类型包括刃边区域和星点区域，刃边区域中包含有刃边靶标，且月球边缘与深空背景区形成的高对比度边缘或月球上的阴影区与光照区形成的高对比度边缘作为刃边靶标，星点区域中包含有发光恒星靶标；
2)
若目标区域的类型为刃边区域，则采用刃边法获取
MTF
；若目标区域的类型为星点区域，则采用星点法获取
MTF。2.
根据权利要求1所述的对月探测相机在轨动态调制传递函数检测方法，其特征在于，采用星点法获取调制传递函数的手段为：对多幅恒星观测影像进行亮度峰值检测，检测出亚像素的星点中心位置；根据多幅影像中检测的星点中心位置，进行星点光斑的数据灰度值加密配准，得到加密的恒星采样点；对加密得到的恒星采样点进行拟合，得到点扩散函数
PSF
；依据得到的
PSF
获取影像关于频率的
MTF
离散点并对
MTF
离散点进行拟合得到
MTF。3.
根据权利要求2所述的对月探测相机在轨动态调制传递函数检测方法，其特征在于，获取影像关于频率的
MTF
离散点的手段为：对一定宽度区间内的
x
进行离散化，并令
y
值等于0，得到若干个离散点
(x,y)
，进而计算各离散点
(x,y)
的
PSF(x,y)
的离散值，其中
x
表示影像中各像素点到星点的距离，
y
表示影像中各像素点的影像灰度值；依据所述
PSF(x,y)
的离散值，在所述宽度区间内做一维傅里叶变换，然后对其取模并归一化，得到影像关于频率的
MTF
离散点
。4.
根据权利要求2所述的对月探测相机在轨动态调制传递函数检测方法，其特征在于，采用二维高斯曲面函数对加密得到的恒星采样点进行拟合
。5.
根据权利要求2所述的对...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐文飞，张勇，陈志红，王冰芳，张计岩，刘从奇，
申请(专利权)人：河南智能卫星软件研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：