地基光學(xué)測量設(shè)備深空背景下穩(wěn)定提取弱小目標(biāo)的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種地基光學(xué)測量設(shè)備深空背景下穩(wěn)定提取弱小目標(biāo)的方法，包括以下步驟：選中目標(biāo)，確定波門位置；計(jì)算累加區(qū)域Si，移動區(qū)域Si的位置；判斷是否完成，未完成則轉(zhuǎn)到上一步驟，完成則繼續(xù)以下步驟；計(jì)算區(qū)域Si中最大值出現(xiàn)位置p點(diǎn)，以該p點(diǎn)位置為目標(biāo)位置。本發(fā)明的地基光學(xué)測量設(shè)備深空背景下穩(wěn)定提取弱小目標(biāo)的方法，應(yīng)用在外場深空探測設(shè)備上，效果非常好，可以穩(wěn)定提取出肉眼難以識別的深空衛(wèi)星。長時間驗(yàn)證性能穩(wěn)定可靠，并且精度高。
【專利說明】地基光學(xué)測量設(shè)備深空背景下穩(wěn)定提取弱小目標(biāo)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于深空探測應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種地基光學(xué)測量設(shè)備深空背景下穩(wěn)定提取弱小目標(biāo)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]地球軌道被大量衛(wèi)星環(huán)繞，為了掌握各個衛(wèi)星在空間的運(yùn)行軌道，需要利用地面大量光學(xué)測量設(shè)備對衛(wèi)星進(jìn)行監(jiān)控測量，更新軌道運(yùn)行數(shù)據(jù)，掌控衛(wèi)星當(dāng)前動態(tài)信息。研究利用圖像處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)弱小目標(biāo)穩(wěn)定跟蹤，可以大大降低操作人員的工作量，提高跟蹤精度以及成功跟蹤概率，對完善我國空間目標(biāo)監(jiān)視網(wǎng)的性能有著重要意義。
[0003]提取目標(biāo)時面臨的幾種干擾因素有很多種，如圖1中的Ia-1c所示。光學(xué)測量設(shè)備對深空目標(biāo)測量時，采用的都是大口徑、長焦距光學(xué)系統(tǒng)，使得目標(biāo)探測能力大大加強(qiáng)，同時也帶來了光學(xué)系統(tǒng)成像不均勻性的問題。造成圖像局部位置成像離焦以及局部位置成像能量發(fā)散等現(xiàn)象，同時微光相機(jī)在夜間深空背景下成像，本底噪聲嚴(yán)重，為穩(wěn)定提取目標(biāo)增大難度。利用常規(guī)的重心算法、相關(guān)算法、邊緣跟蹤方法，sift以及meanshift算法難以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定提取空間目標(biāo)。
[0004]微光相機(jī)采集到的圖像，目標(biāo)越亮，對應(yīng)圖像上的灰度值越高。造成提取目標(biāo)干擾主要來自兩方面因素:一、光學(xué)系統(tǒng)不均勻性帶來的大范圍圖像不均衡；二、CCD成像帶來的椒鹽噪聲造成的干擾。
[0005]傳統(tǒng)的形心算法，由于存在光學(xué)系統(tǒng)不均勻性、椒鹽噪聲以及目標(biāo)與背景極低的對比度，無法選取合理閾值；傳統(tǒng)的重心算法，由于光學(xué)系統(tǒng)不均勻性，提取目標(biāo)偏離實(shí)際中心，尤其當(dāng)波門內(nèi)存在多個目標(biāo)時，受其它目標(biāo)干擾，提取目標(biāo)中心偏離目標(biāo)實(shí)際中心；傳統(tǒng)的邊緣提取算法，其將噪聲能量放大，提取目標(biāo)失敗。
[0006]在波門內(nèi)找最亮點(diǎn)作目標(biāo):最亮點(diǎn)經(jīng)常是椒鹽噪聲。由于受椒鹽噪聲影響嚴(yán)重，3X3的中值濾波算法無法將噪聲有效剔除，同時中值濾波耗時巨大，無法滿足處理速度要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)問題，提供一種滿足處理速度要求的，能夠在復(fù)雜背景條件下快速有效提取弱小目標(biāo)的，地基光學(xué)測量設(shè)備深空背景下穩(wěn)定提取弱小目標(biāo)的方法。
[0008]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案具體如下:
[0009]一種地基光學(xué)測量設(shè)備深空背景下穩(wěn)定提取弱小目標(biāo)的方法，包括以下步驟:
[0010]步驟1:選中目標(biāo)，確定波門位置；
[0011]步驟i1:計(jì)算累加區(qū)域Si,移動區(qū)域Si的位置；
[0012]步驟ii1:判斷是否完成，未完成則轉(zhuǎn)到步驟ii ;完成則繼續(xù)以下步驟；
[0013]步驟iv:計(jì)算區(qū)域Si中最大值出現(xiàn)位置P點(diǎn)，以該P(yáng)點(diǎn)位置為目標(biāo)位置。[0014]在上述技術(shù)方案中，所述區(qū)域Si為5X5的區(qū)域。
[0015]在上述技術(shù)方案中，所述區(qū)域Si的位置是按照由上至下，由左至右的順序進(jìn)行移動。
[0016]本發(fā)明具有以下的有益效果:
[0017]本發(fā)明的地基光學(xué)測量設(shè)備深空背景下穩(wěn)定提取弱小目標(biāo)的方法，只求取5X5區(qū)域最大值點(diǎn)，所以光學(xué)系統(tǒng)不均勻性對該方法的影響微乎其微。
[0018]本發(fā)明的地基光學(xué)測量設(shè)備深空背景下穩(wěn)定提取弱小目標(biāo)的方法，椒鹽噪聲尺寸小于2X3，統(tǒng)計(jì)5X5區(qū)域像素累加和，可以有效抑制噪聲對求取目標(biāo)中心的影響。
[0019]本發(fā)明的地基光學(xué)測量設(shè)備深空背景下穩(wěn)定提取弱小目標(biāo)的方法，當(dāng)波門內(nèi)出現(xiàn)其它恒星干擾時，由于兩個目標(biāo)相距一定位置間隔，采用本發(fā)明的方法，其它目標(biāo)對計(jì)算衛(wèi)星脫靶量不會產(chǎn)生任何影響。
[0020]本發(fā)明的地基光學(xué)測量設(shè)備深空背景下穩(wěn)定提取弱小目標(biāo)的方法，應(yīng)用在外場深空探測設(shè)備上，效果非常好，可以穩(wěn)定提取出肉眼難以識別的深空衛(wèi)星。長時間驗(yàn)證性能穩(wěn)定可靠，并且精度高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0022]圖1為空間目標(biāo)探測，提取目標(biāo)時面臨的幾種干擾因素的示意圖，包括圖1a-1c ；
[0023]圖2為本發(fā)明的地基光學(xué)測量設(shè)備深空背景下穩(wěn)定提取弱小目標(biāo)的方法，計(jì)算波門內(nèi)所有5X5區(qū)域累加個的過程示意圖，包括圖2a-2f ；
[0024]圖3為本發(fā)明的地基光學(xué)測量設(shè)備深空背景下穩(wěn)定提取弱小目標(biāo)的方法的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]本發(fā)明的發(fā)明思想為:
[0026]分析光學(xué)系統(tǒng)不均勻性、椒鹽噪聲、深空衛(wèi)星成像三者不同點(diǎn):
[0027]I)光學(xué)系統(tǒng)不均勻性:造成圖像中不同位置亮度分布不均勻，有的位置能量高，有的位置能量低。呈區(qū)域性的變化，一般在30X30像素范圍內(nèi)亮度變化不明顯。
[0028]2)椒鹽噪聲:噪聲中的單個像素能量可能比目標(biāo)的單個像素能量高，分布較分散。尺寸一般 I X I, I X 2，2X 2，2X 3。
[0029]3)深空衛(wèi)星成像:目標(biāo)尺寸在3X3以上，受光學(xué)衍射極限影響，成像尺寸大于5X5，目標(biāo)尺寸比第一種情況光學(xué)不均勻性覆蓋面積小，比椒鹽噪聲尺寸大；能量比第一種情況集中，比椒鹽噪聲分散。
[0030]本發(fā)明的地基光學(xué)測量設(shè)備深空背景下穩(wěn)定提取弱小目標(biāo)的方法，只求取5X5區(qū)域最大值點(diǎn)，所以光學(xué)系統(tǒng)不均勻性對該方法的影響微乎其微。椒鹽噪聲尺寸小于2 X 3，統(tǒng)計(jì)5X5區(qū)域像素累加和，可以有效抑制噪聲對求取目標(biāo)中心的影響。
[0031 ] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做以詳細(xì)說明。
[0032]根據(jù)目標(biāo)尺寸大小，最小成像尺寸3X3，受光學(xué)系統(tǒng)衍射極限影響，在目標(biāo)周圍有一個漸變過程，需要把5X5的區(qū)域考慮進(jìn)去，如圖2中的圖2a-2f以及圖3所示，本發(fā)明的地基光學(xué)測量設(shè)備深空背景下穩(wěn)定提取弱小目標(biāo)的方法包括以下步驟:在波門內(nèi)，從左上角選取一個5X5的區(qū)域，計(jì)算這5X5區(qū)域內(nèi)所有像素累加和S1，接著把5X5的區(qū)域向右平移，計(jì)算該區(qū)域內(nèi)所有像素累加和S2,如圖2b所示；窗口移動到最右側(cè)計(jì)算完Sn之后，開始統(tǒng)計(jì)第二行窗口 Si。如圖2f所示,一直計(jì)算到波門內(nèi)最后一行最后一列Snxni，求取mXn個 Si 中的最大值 Smax,有 -Smax=IiiaxSitj
[0033]Sfflax出現(xiàn)的位置，該點(diǎn)位置P就是目標(biāo)深空衛(wèi)星中心點(diǎn)所在位置。
[0034]本發(fā)明的地基光學(xué)測量設(shè)備深空背景下穩(wěn)定提取弱小目標(biāo)的方法，應(yīng)用在外場深空探測設(shè)備上，效果非常好，可以穩(wěn)定提取出肉眼難以識別的深空衛(wèi)星。長時間驗(yàn)證性能穩(wěn)定可靠，并且精度高。
[0035]顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。
【權(quán)利要求】
1.一種地基光學(xué)測量設(shè)備深空背景下穩(wěn)定提取弱小目標(biāo)的方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1:選中目標(biāo)，確定波門位置； 步驟i1:計(jì)算累加區(qū)域Si,移動區(qū)域Si的位置； 步驟ii1:判斷是否完成，未完成則轉(zhuǎn)到步驟ii;完成則繼續(xù)以下步驟； 步驟iv:計(jì)算區(qū)域Si中最大值出現(xiàn)位置P點(diǎn)，以該P(yáng)點(diǎn)位置為目標(biāo)位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地基光學(xué)測量設(shè)備深空背景下穩(wěn)定提取弱小目標(biāo)的方法，其特征在于，所述區(qū)域Si為5X5的區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地基光學(xué)測量設(shè)備深空背景下穩(wěn)定提取弱小目標(biāo)的方法，其特征在于，所述區(qū)域Si的位置是按照由上至下，由左至右的順序進(jìn)行移動。
【文檔編號】G06T7/00GK103489180SQ201310384666
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月29日
【發(fā)明者】王明佳, 武治國, 劉偉寧 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所