【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种空间红外望远镜宇宙线检测方法，属于图像处理。
技术介绍
1、空间红外望远镜指位于地球大气层外用于天文研究的红外谱段遥感器，通常用以观测宇宙背景辐射、系外行星、巨大云团等目标。空间望远镜可以避免地球大气对辐射的吸收与反射，观测到大气窗口之外的谱段。但同时由于缺少地球大气的防护，望远镜在天文观测时会受到宇宙线影响。宇宙线事件指银河宇宙线、太阳宇宙线以及太阳风等带电粒子直接轰击在探测器上，同样会激发产生电子-空穴对，与光子产生的电子-空穴对一同读出，在图像上表现为线状或点状结构，甚至有些形态与恒星目标源类似，对后续图像处理产生干扰。
2、传统的宇宙线识别算法(例如中值滤波、拉普拉斯边缘检测、基于直方图的快速算法等)对于形态轮廓与恒星目标源类似的宇宙线事件的识别效率不高且存在一定的错误识别。而基于高精度星图等方式识别宇宙线又有很大的局限性。
3、在最新的詹姆斯韦伯空间望远镜中，四台红外谱段相机均使用非破坏性读出探测器，且使用斜坡采样(utr)处理图像数据。非破坏性读出探测器的显著特点是，单次成像结束后积分电容不复位，在当前积分基础上开始下一次成像，在若干次成像后复位。使用斜坡采样后的图像数据显著特点是，单次成像的电压量化值为上次成像电压量化值加上此次成像的增量。
4、基于斜坡采样，目前国际上提出了三种新的宇宙线判定方法：两点差值法(以电压量化值增量差值为判据)、拟合偏差法(以采样值与拟合曲线预估值的差值为判据)和y截距法(以拟合曲线纵轴截距为判据)。
5、两点差值法，是将
6、拟合偏差法，是首先利用最小二乘法对所有的采样点拟合出一条理想的曲线，计算当前采样点信号与理想信号的差值，相邻采样点的差值进行比较，比较结果大于指定阈值的，认为该时刻的采样点为受到宇宙射线的影响。
7、y截距法，是通过假设当前采样点受到了宇宙射线的干扰，通过最小二乘法拟合出无宇宙射线干扰和假设受到宇宙射线干扰情况下的两条曲线，对两条曲线在该采样点的y值做差，差值超过指定阈值的，认为该采样点受到了宇宙射线干扰。
8、同时通过分析高能粒子对成像链路的影响，提出针对不同像元选用不同的检测阈值，整体使用宽松阈值进行一次检测，在完成所有像元一次检测完成后，针对检出的异常像元相邻像元以严格阈值进行二次检测，以降低虚警率和漏检率。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的不足，本专利技术旨在提出一种空间红外望远镜宇宙线检测方法，该方法主要解决现有检测算法检出效率不高的问题。为此，本专利技术采取的技术方案是，基于现有的两点差值法，使用两次采样点各自卷积核的差值作为检测判据，实现在一次检测中动态检测阈值的功能。
2、本专利技术的技术解决方案是：一种空间红外望远镜宇宙线检测方法，包括：
3、使用标准黑体测试并绘制系统的光子转移曲线；
4、依据光子转移曲线确定检测阈值；
5、使用非破坏性读出探测器以斜坡采样方式对景物目标区域进行积分成像，获得n幅图像；分别对图像中每个像元的电压量化值进行计算，并将计算结果与检测阈值进行比较，判断该像元第n次采样是否出现宇宙线事件。
6、进一步的，所述使用标准黑体测试并绘制系统的光子转移曲线，包括：
7、选择至少20组积分时间与黑体温度的不同条件组合，计算每组条件下图像电压量化值均值及噪声方差；
8、以电压量化值均值为横坐标，噪声方差为纵坐标，用最小二乘法计算并绘制光子转移曲线。
9、进一步的，所述依据光子转移曲线确定检测阈值，包括：
10、将光子转移曲线的纵坐标截距作为系统读出噪声方差δ2，以c3δ作为算法检测阈值，系数c3的取值为[3,5]。
11、进一步的，使用非破坏性读出探测器以斜坡采样方式对景物目标区域进行积分成像，获得n幅图像；分别对图像中每个像元的电压量化值进行计算，并将计算结果与检测阈值进行比较，判断该像元第n次采样是否出现宇宙线事件，包括：
12、s3.1，控制非破坏性读出探测器对景物目标相等时间间隔进行n次连续成像后复位，获得n幅未饱和图像数据，将第i行第j列像元的第n个电压量化值记为v[(i,j),n]；i，j，n均为正整数；
13、s3.2，计算第i行第j列像元的第n个图像数据与第n-1个图像数据的差值d[(i,j),n]，并计算第i行j列像元共n-1个差值的均值重复s3.2，共i×j次，跳转至s3.3；
14、s3.3，针对单个图像数据的差值d[(i,j),n]，依据像元位置，若i＝1或i＝m或j＝1或j＝n，则不进行操作跳转至s3.8；否则，跳转至s3.4；m，n，i，j为正整数；
15、s3.4，计算s3.3中单个像元的4个邻域像元第n个图像数据与第n-1个图像数据的差值v[(i,j),n]的总和s′[(i,j),n]；
16、s3.5，根据总和s′[(i,j),n]计算算法检测判据s[(i,j),n]；
17、s3.6，根据算法检测判据s[(i,j),n]，判断是否出现宇宙线事件；
18、s3.7，重复s3.3至s3.6，完成每个像元的检测。
19、进一步的，第i行第j列像元第n个图像数据与第n-1个图像数据的差值d[(i,j),n]：
20、d[(i,j),n]＝v[(i,j),n]-v[(i,j),n-1]，
21、第i行j列像元共n-1个差值的均值
22、
23、其中，n为[2,n]。
24、进一步的，s3.3中单个像元的4邻域像元第n个图像数据与第n-1个图像数据的差值v[(i,j),n]的总和s′[(i,j),n]：
25、s′[(i,j),n]＝v[(i-1,j),n]+v[(i+1,j),n]+v[(i,j-1),n]+
26、v[(i,j+1),n]。
27、进一步的，根据总和s′[(i,j),n]计算算法检测判据s[(i,j),n]，包括：
28、若s′[(i,j),n]<c1δ，参数c1的取值为[2,3]，则算法检测判据s[(i,j),n]为(i,j)像元周围像元的卷积核，卷积核的大小和权重根据应用环境调整，推荐卷积核为s[(i,j),n]＝w1×v[(i,j),n]+w2×s′[(i,j),n]，
29、其中，应满足w1+4w2＝1，w1，w2均为权重；
30、若s′[(i,j),n]≥c1δ，则算法检测判据s[(i,j),n]为：
31、
32、其中，参数c2的取值为[1,2]。
33、进一本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种空间红外望远镜宇宙线检测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种空间红外望远镜宇宙线检测方法，其特征在于，所述使用标准黑体测试并绘制系统的光子转移曲线，包括：
3.根据权利要求1所述的一种空间红外望远镜宇宙线检测方法，其特征在于，所述依据光子转移曲线确定检测阈值，包括：
4.根据权利要求3所述的一种空间红外望远镜宇宙线检测方法，其特征在于，使用非破坏性读出探测器以斜坡采样方式对景物目标区域进行积分成像，获得N幅图像；分别对图像中每个像元的电压量化值进行计算，并将计算结果与检测阈值进行比较，判断该像元第n次采样是否出现宇宙线事件，包括：
5.根据权利要求4所述的一种空间红外望远镜宇宙线检测方法，其特征在于，第i行第j列像元第n个图像数据与第n-1个图像数据的差值D[(i,j),n]：
6.根据权利要求5所述的一种空间红外望远镜宇宙线检测方法，其特征在于，S3.3中单个像元的4邻域像元第n个图像数据与第n-1个图像数据的差值V[(i,j),n]的总和S′[(i,j),n]：
7.根据权利要求
8.根据权利要求7所述的一种空间红外望远镜宇宙线检测方法，其特征在于，所述根据算法检测判据S[(i,j),n]，判断是否出现宇宙线事件，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种空间红外望远镜宇宙线检测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种空间红外望远镜宇宙线检测方法，其特征在于，所述使用标准黑体测试并绘制系统的光子转移曲线，包括：
3.根据权利要求1所述的一种空间红外望远镜宇宙线检测方法，其特征在于，所述依据光子转移曲线确定检测阈值，包括：
4.根据权利要求3所述的一种空间红外望远镜宇宙线检测方法，其特征在于，使用非破坏性读出探测器以斜坡采样方式对景物目标区域进行积分成像，获得n幅图像；分别对图像中每个像元的电压量化值进行计算，并将计算结果与检测阈值进行比较，判断该像元第n次采样是否出现宇宙线事件，包括：
5.根据权利要求4所述的一种...
【专利技术属性】
技术研发人员：尤鑫川，王华，贺强民，富帅，薄姝，夏丹妮，
申请(专利权)人：北京空间机电研究所，
类型：发明
国别省市：
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