本发明专利技术提供一种星点轨迹图像的节点预测修正方法，该方法步骤如下：(1)带有节点的星点动态轨迹预测成像；(2)节点判断及模板选取；(3)修正。本发明专利技术星点轨迹图像的节点预测修正方法对星点轨迹线上的节点进行了特征突出的选择判断和位置修正，保证了节点处模板的突出性和位置精度，从而保证了深空星点轨迹图像的处理精度，以利于提高下一步的匹配精度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于深空光学自主导航的图像处理领域，具体涉及一种深空光学图像处理 算法的前期预处理技术。
技术介绍
深空飞行段不同于近地球轨道，光学导航所采用的导航星目标除了视场中的恒星 之外，还选择了巡航段周围分时出现的小行星，由于探测星等很低，为9 12等星，需要光 学导航敏感器长时间的曝光，曝光时间内探测器姿态的晃动影响明显，导航天体成像不再 是单个星点，而是随着扰动改变在图像中的位置，形成轨迹线，对其图像处理方法和仿真方 法带来新的挑战，需要重新进行研究。AIAA 的文献《Optical Navigation for the Galileo GASPRA Encounter》描述 了一种在De印Space One中应用的针对轨迹图像的处理方法，采用了 Multiple Cross Correlation的方法，利用多个目标不同节点之间的交叉相关来提取高精度的相对中心。但 是文献中认为节点的提取是预测得到，没有详述预测的方法以及节点的筛选。节点为星点轨迹图像上运动变化剧烈、特征突出的点。本专利技术在研究中发现，节点本身的特性是否突出对结果的精度影响较大，所以结 合导航系统的测量特点，提出对星点轨迹上的节点进行预测修正的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，其对星点轨迹线 上的节点进行了特征突出的选择判断和位置修正，保证了节点处模板的突出性和位置精 度，从而保证了深空星点轨迹图像的处理精度，以利于提高下一步的匹配精度。实现本专利技术目的的技术方案一种，该方法步 骤如下(1)带有节点的星点动态轨迹预测成像根据星表数据和光学导航敏感器的初始姿态矩阵及姿态扰动矩阵，将导航星点从 惯性坐标系转换为光学导航敏感器坐标系，得到导航星点在光学导航敏感器焦平面的位置 坐标；再根据导航星点在光学导航敏感器焦平面的位置坐标模拟星点的静态成像；对上述 静态成像的星点按照时间序列连接，得到带有节点的星点动态轨迹图像；(2)节点判断及模板选取对步骤(1)得到的星点动态轨迹图像的每个节点进行运动是否突出的判断；当判 断某节点时，设定该时刻节点为中心节点、其上一时刻和下一时刻的节点为相邻节点，利用 这些节点连线之间的夹角进行判断假设中心节点坐标为(U(1，Vtl)，相邻两节点分别为(U1, V1)和(u2，V2)，则以中心点 为起始点，两个矢量描述为a (U1-IOii(V1-Vtl)^b =(U2-Utl) i+(V2-Vtl) j，则夹角为权利要求1. 一种，其特征在于该方法步骤如下(1)带有节点的星点动态轨迹预测成像根据星表数据和光学导航敏感器的初始姿态矩阵及姿态扰动矩阵，将导航星点从惯 性坐标系转换为光学导航敏感器坐标系，得到导航星点在光学导航敏感器焦平面的位置坐 标；再根据导航星点在光学导航敏感器焦平面的位置坐标模拟星点的静态成像；对上述静 态成像的星点按照时间序列连接，得到带有节点的星点动态轨迹图像；(2)节点判断及模板选取对步骤(1)得到的星点动态轨迹图像的每个节点进行运动是否突出的判断；当判断某 节点时，设定该时刻节点为中心节点、其上一时刻和下一时刻的节点为相邻节点，利用这些 节点连线之间的夹角进行判断假设中心节点坐标为Ov Vtl)，相邻两节点分别为(U1, V1)和(u2，v2)，则以中心点为起 始点，两个矢量描述为a Jll1-Uci) i+(V1-Vtl) j，b (U2-Utl) i2.根据权利要求1所述的一种，其特征在于步骤 (1)所述的根据星表数据和光学导航敏感器的初始姿态矩阵及姿态扰动矩阵，将导航星点 从惯性坐标系转换为光学导航敏感器坐标系，得到导航星点在光学导航敏感器焦平面的位 置坐标，具体为光学导航敏感器的初始姿态矩阵已知，若其视轴在天体坐标系中的指向为赤经赤纬 (αζ, δζ)，其X轴指向为(αχ，δ χ)，则从天球坐标系0_UVW到光学导航敏感器坐标系 O-XYZ的变换矩阵M为3.根据权利要求2所述的一种，其特征在于步骤 (1)所述的根据导航星点在光学导航敏感器焦平面的位置坐标模拟星点的静态成像，具体 为根据星点光斑能量分布由高斯点扩散函数来表示，得像素下收集的光电子数I(m，η),4.根据权利要求3所述的一种，其特征在于步骤 (1)所述的对上述静态成像的星点按照时间序列连接，得到带有节点的星点动态轨迹图像，具体为将上述天球坐标系O-UVW到光学导航敏感器坐标系O-XYZ的变换矩阵M改写为如下公式全文摘要本专利技术提供一种，该方法步骤如下(1)带有节点的星点动态轨迹预测成像；(2)节点判断及模板选取；(3)修正。本专利技术对星点轨迹线上的节点进行了特征突出的选择判断和位置修正，保证了节点处模板的突出性和位置精度，从而保证了深空星点轨迹图像的处理精度，以利于提高下一步的匹配精度。文档编号G01C21/02GK102116626SQ200910216910公开日2011年7月6日 申请日期2009年12月31日 优先权日2009年12月31日专利技术者周建涛, 应磊, 毛晓艳, 王大轶 申请人:北京控制工程研究所本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种星点轨迹图像的节点预测修正方法，其特征在于：该方法步骤如下：（１）带有节点的星点动态轨迹预测成像根据星表数据和光学导航敏感器的初始姿态矩阵及姿态扰动矩阵，将导航星点从惯性坐标系转换为光学导航敏感器坐标系，得到导航星点在光学导航敏感器焦平面的位置坐标；再根据导航星点在光学导航敏感器焦平面的位置坐标模拟星点的静态成像；对上述静态成像的星点按照时间序列连接，得到带有节点的星点动态轨迹图像；（２）节点判断及模板选取对步骤（１）得到的星点动态轨迹图像的每个节点进行运动是否突出的判断；当判断某节点时，设定该时刻节点为中心节点、其上一时刻和下一时刻的节点为相邻节点，利用这些节点连线之间的夹角进行判断：假设中心节点坐标为（ｕ０，ｖ０），相邻两节点分别为（ｕ１，ｖ１）和（ｕ２，ｖ２），则以中心点为起始点，两个矢量描述为：ａ：（ｕ１－ｕ０）ｉ＋（ｖ１－ｖ０）ｊ，ｂ：（ｕ２－ｕ０）ｉ＋（ｖ２－ｖ０）ｊ，则夹角为式８）当时，该中心节点认为是满足要求的节点，ｔｈｒｅｄ阈值取值范围为［－１，１］；以满足要求的节点为中心，取一定大小的窗口为节点模板；（３）修正根据导航测量值得到带有误差的节点预估位置，在真实星点轨迹图像上的节点预估位置处取窗口，对窗口内轨迹进行判断，将满足亮度及宽度要求的节点进行保留；然后利用步骤（２）得到的节点模板与上述保留的位置窗口进行粗匹配，修正节点位置，Ｒｉｊ出现最大值的地方就是最佳节点；（ｍａｔｈ）??（ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｒ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｉｊ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｆｒａｃ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｕｎｄｅｒｏｖｅｒ）?（ｍｉ）＆Ｓｉｇｍａ；（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｍ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）Ｎ（／ｍｉ）?（／ｍｕｎｄｅｒｏｖｅｒ）?（ｍｕｎｄｅｒｏｖｅｒ）?（ｍｉ）＆Ｓｉｇｍａ；（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｎ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）Ｎ（／ｍｉ）?（／ｍｕｎｄｅｒｏｖｅｒ）?（ｍｏ）［（／ｍｏ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｓ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｉｊ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｍ（／ｍｉ）?（ｍｏ），（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｎ（／ｍｉ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）＆ｔｉｍｅｓ；（／ｍｏ）?（ｍｉ）Ｂ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｍ（／ｍｉ）?（ｍｏ），（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｎ（／ｍｉ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）］（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｓｑｒｔ）?（ｍｕｎｄｅｒｏｖｅｒ）?（ｍｉ）＆Ｓｉｇｍａ；（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｍ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）Ｎ（／ｍｉ）?（／ｍｕｎｄｅｒｏｖｅｒ）?（ｍｕｎｄｅｒｏｖｅｒ）?（ｍｉ）＆Ｓｉｇｍａ；（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｎ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）Ｎ（／ｍｉ）?（／ｍｕｎｄｅｒｏｖｅｒ）?（ｍｓｕｐ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）［（／ｍｏ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｓ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｉｊ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｍ（／ｍｉ）?（ｍｏ），（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｎ（／ｍｉ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）］（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｐ）?（／ｍｓｑｒｔ）?（ｍｓｑｒｔ）?（ｍｕｎｄｅｒｏｖｅｒ）?（ｍｉ）＆Ｓｉｇｍａ；（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｍ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）Ｎ（／ｍｉ）?（／ｍｕｎｄｅｒｏｖｅｒ）?（ｍｕｎｄｅｒｏｖｅｒ）?（ｍｉ）＆Ｓｉｇｍａ；（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｎ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）Ｎ（／ｍｉ）?（／ｍｕｎｄｅｒｏｖｅｒ）?（ｍｓｕｐ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）［（／ｍｏ）?（ｍｉ）Ｂ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｍ（／ｍｉ）?（ｍｏ），（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｎ（／ｍｉ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）］（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｐ）?（／ｍｓｑｒｔ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｆｒａｃ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍａｔｈ）式９）式中：Ｂ表示节点模板矩阵，Ｓｉｊ表示保留的位置窗口区域，ｉ、ｊ表示保留的位置窗口的行和列。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：毛晓艳，王大轶，应磊，周建涛，
申请(专利权)人：北京控制工程研究所，
类型：发明
国别省市：11
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