一種基于擾動(dòng)圖像的長(zhǎng)時(shí)間曝光深空視景仿真圖像合成方法
【專利摘要】一種基于擾動(dòng)圖像的長(zhǎng)時(shí)間曝光深空視景仿真圖像合成方法，它有六大步驟：一、利用已知的星表數(shù)據(jù)構(gòu)建高真實(shí)度的深空三維場(chǎng)景；二、利用2D擾動(dòng)路徑圖像生成相機(jī)朝向擾動(dòng)集合，利用3D線生成相機(jī)位置擾動(dòng)集合；三、利用步驟二得到了擾動(dòng)集合，從中隨機(jī)選取一個(gè)擾動(dòng)變換陣作為當(dāng)前的擾動(dòng)變換陣；四、利用步驟三得到的擾動(dòng)變換陣，設(shè)置當(dāng)前相機(jī)變換陣；五、利用步驟一得到深空三維場(chǎng)景和步驟四得到的當(dāng)前相機(jī)變換陣進(jìn)行星圖采集；六、重復(fù)步驟三到步驟五，得到一系列在曝光時(shí)間內(nèi)采集的星圖，將這些星圖進(jìn)行合成，得到長(zhǎng)時(shí)間曝光星圖合成結(jié)果。本發(fā)明在深空光學(xué)自主導(dǎo)航的圖像處理領(lǐng)域里有較好的應(yīng)用前景。
【專利說明】一種基于擾動(dòng)圖像的長(zhǎng)時(shí)間曝光深空視景仿真圖像合成方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于深空光學(xué)自主導(dǎo)航的圖像處理領(lǐng)域，具體涉及一種基于擾動(dòng)圖像的長(zhǎng)時(shí)間曝光深空視景仿真圖像合成方法。

【背景技術(shù)】
[0002]深空探測(cè)器在深空飛行段不同于近地球軌道，光學(xué)導(dǎo)航采用的導(dǎo)航星目標(biāo)除了視場(chǎng)中的恒星之外，還需要利用巡航段周圍分時(shí)出現(xiàn)的小行星，由于探測(cè)星等很低，為9?12等星，需要敏感器長(zhǎng)時(shí)間的曝光，曝光時(shí)間內(nèi)探測(cè)器和敏感器的位置以及姿態(tài)存在擾動(dòng)情況，因此導(dǎo)航天體成像不再是單個(gè)星點(diǎn)，而是隨著擾動(dòng)改變?cè)趫D像中的位置，形成帶擾動(dòng)的星圖，對(duì)圖像處理方法和仿真方法帶來了新的挑戰(zhàn)，需要進(jìn)行新的研究。
[0003]目前，星點(diǎn)圖像仿真方法有很多，但是帶有擾動(dòng)的長(zhǎng)時(shí)間曝光條件下的星圖仿真系統(tǒng)研究幾乎沒有。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種基于擾動(dòng)圖像的長(zhǎng)時(shí)間曝光深空視景仿真圖像合成方法，它是借助仿真的方法來模擬深空探測(cè)過程中深空飛行段星敏感器獲取星圖的過程。
[0005]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案:一種基于擾動(dòng)圖像的長(zhǎng)時(shí)間曝光深空視景仿真圖像合成方法，其特征在于包括以下具體步驟:
[0006]步驟一、利用已知的星表數(shù)據(jù)構(gòu)建高真實(shí)度的深空三維場(chǎng)景；
[0007]步驟二、利用2D擾動(dòng)路徑圖像生成相機(jī)朝向擾動(dòng)集合，利用3D線生成相機(jī)位置擾動(dòng)集合；
[0008]步驟三、利用步驟二得到了擾動(dòng)集合，從中隨機(jī)選取一個(gè)擾動(dòng)變換陣作為當(dāng)前的擾動(dòng)變換陣；
[0009]步驟四、利用步驟三得到的擾動(dòng)變換陣，設(shè)置當(dāng)前相機(jī)變換陣；
[0010]步驟五、利用步驟一得到深空三維場(chǎng)景和步驟四得到的當(dāng)前相機(jī)變換陣進(jìn)行星圖米集；
[0011]步驟六、重復(fù)步驟三到步驟五，得到一系列在曝光時(shí)間內(nèi)采集的星圖，將這些星圖進(jìn)行合成，得到長(zhǎng)時(shí)間曝光星圖合成結(jié)果。
[0012]其中，步驟二中所述的“利用2D擾動(dòng)路徑圖像生成相機(jī)朝向擾動(dòng)集合，利用3D線生成相機(jī)位置擾動(dòng)集合”，其具體實(shí)現(xiàn)過程如下:
[0013]I生成朝向擾動(dòng)集O
[0014]首先生成一個(gè)2D擾動(dòng)路徑圖像，并設(shè)置相機(jī)光軸穿過的圖像位置，并對(duì)其中每一個(gè)非零像素通過下式計(jì)算當(dāng)前的光軸:

【權(quán)利要求】
1.一種基于擾動(dòng)圖像的長(zhǎng)時(shí)間曝光深空視景仿真圖像合成方法，其特征在于:它包括以下具體步驟: 步驟一、利用已知的星表數(shù)據(jù)構(gòu)建高真實(shí)度的深空三維場(chǎng)景； 步驟二、利用2D擾動(dòng)路徑圖像生成相機(jī)朝向擾動(dòng)集合，利用3D線生成相機(jī)位置擾動(dòng)集合； 步驟三、利用步驟二得到了擾動(dòng)集合，從中隨機(jī)選取一個(gè)擾動(dòng)變換陣作為當(dāng)前的擾動(dòng)變換陣； 步驟四、利用步驟三得到的擾動(dòng)變換陣，設(shè)置當(dāng)前相機(jī)變換陣； 步驟五、利用步驟一得到深空三維場(chǎng)景和步驟四得到的當(dāng)前相機(jī)變換陣進(jìn)行星圖采集; 步驟六、重復(fù)步驟三到步驟五，得到一系列在曝光時(shí)間內(nèi)采集的星圖，將這些星圖進(jìn)行合成，得到長(zhǎng)時(shí)間曝光星圖合成結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于擾動(dòng)圖像的長(zhǎng)時(shí)間曝光深空視景仿真圖像合成方法，其特征在于:步驟二中所述的“利用2D擾動(dòng)路徑圖像生成相機(jī)朝向擾動(dòng)集合，利用3D線生成相機(jī)位置擾動(dòng)集合”，其具體實(shí)現(xiàn)過程如下: I生成朝向擾動(dòng)集? 首先生成一個(gè)2D擾動(dòng)路徑圖像，并設(shè)置相機(jī)光軸穿過的圖像位置，并對(duì)其中每一個(gè)非零像素通過下式計(jì)算當(dāng)前的光軸:
其中(xP，yP)為擾動(dòng)路徑圖像中非零的像素點(diǎn)，(^y。)為相機(jī)光軸穿過的圖像位置坐標(biāo)，(Sx，sy)為相應(yīng)的X方向和I方向的縮放因子，Zc為2D擾動(dòng)路徑圖像放置的深度值；另外，相應(yīng)像素點(diǎn)的像素值為vp，像素值的大小代表擾動(dòng)發(fā)生概率的大小，像素值越大，擾動(dòng)發(fā)生的概率也越大； 由此得到朝向擾動(dòng)集(Rtm，p，vp) e Θ 2生成位置擾動(dòng)集Ξ 首先通過3D線直接生成相機(jī)位置擾動(dòng)，然后對(duì)線上每一個(gè)點(diǎn)構(gòu)建位置擾動(dòng)陣Ttur ；
其中(X，y, z)為相應(yīng)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，由此得到位置擾動(dòng)集Ttur，p e Ξ。
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK104182632SQ201410415421
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月21日
【發(fā)明者】周付根, 資粵, 吳福祥 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)