星点质心亚像元定位的高精度误差补偿法 被引量：42

1

作者 杨君 张涛 +1 位作者 宋靖雁 梁斌 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期1002-1010,共9页

在CCD星敏感器设计过程中,星点坐标的提取精度不仅影响星图识别的正确性,也直接影响星敏感器的最终姿态输出精度。本文通过分析传统质心法亚像元提取算法误差模型,证明该模型存在系统误差和随机误差。针对系统误差,提出了用最小二乘拟... 在CCD星敏感器设计过程中,星点坐标的提取精度不仅影响星图识别的正确性,也直接影响星敏感器的最终姿态输出精度。本文通过分析传统质心法亚像元提取算法误差模型,证明该模型存在系统误差和随机误差。针对系统误差,提出了用最小二乘拟合法来估计质心位置和系统误差大小的对应关系,利用这个关系对系统误差进行补偿;针对随机误差,提出用边缘阈值法和星图整体相消法来消除。本文还分析了CCD成像数学模型,星光成像的能量分布近似服从二维高斯分布,星点高斯分布弥散半径不同,用于误差补偿的曲线方程也不一样,根据不同的高斯弥散半径,设计了误差补偿模板,用于补偿质心法的系统误差。实验表明,采用误差补偿模板,可以将质心法精度从1/20pixel提高到1/200pix-el,满足了星敏感器高精度星点质心提取的要求。 展开更多

关键词 星敏感器 星点提取 亚像元 最小二乘法

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基于背景自适应预测的星点提取算法 被引量：19

2

作者 王洪涛 罗长洲 +2 位作者 王渝 王向周 赵述芳 《光学技术》 CAS CSCD 北大核心 2009年第3期412-414,418,共4页

在分析星图中的星点目标和背景特性的基础上,提出了一种基于背景自适应预测的星点提取算法。为准确预测背景并兼顾算法的速度,只在背景边缘处使用区域最大值背景预测法,其余部分直接使用固定权值进行预测。分割残差星图,提取各星点的目... 在分析星图中的星点目标和背景特性的基础上,提出了一种基于背景自适应预测的星点提取算法。为准确预测背景并兼顾算法的速度,只在背景边缘处使用区域最大值背景预测法,其余部分直接使用固定权值进行预测。分割残差星图,提取各星点的目标区域,阈值采用自适应的取值方式。利用质心算法求取各星点目标的精确位置。实验结果表明,基于背景自适应预测的星点提取算法性能优于现有的星点提取算法,是一种有效的星点提取算法,可以降低大量由于强边缘而引起的虚警,能够更准确地预测背景。 展开更多

关键词 星敏感器 星点提取 背景自适应预测

原文传递

基于不变特征描述符实现星点匹配 被引量：19

3

作者 翟优 曾峦 熊伟 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期2531-2539,共9页

为了能够在星图存在旋转角度情况下,自动快速地完成星图匹配,提出了一种基于不变特征描述符的旋转不变匹配方法,将加速鲁棒特征(SURF)描述符应用于星点特征的描述和匹配。首先,对星图进行图像分割,抑制非极大值,并检测星点;然后,为计算... 为了能够在星图存在旋转角度情况下,自动快速地完成星图匹配,提出了一种基于不变特征描述符的旋转不变匹配方法,将加速鲁棒特征(SURF)描述符应用于星点特征的描述和匹配。首先,对星图进行图像分割,抑制非极大值,并检测星点;然后,为计算星点分布尺度因子s,在半径为6s的圆形邻域内为每个星点计算主方向,之后将20s×20s的邻域与主方向对准,并在该邻域内为每个星点计算SURF描述符。最后,基于透视投影模型的匹配策略,提纯星点,计算匹配星图之间的变换矩阵。实验结果显示,该方法能够鲁棒地提取星点,并在图像存在旋转、平移及部分视角变化的情况下完成星图匹配,仿真实验的匹配星点的误差均在1pixel以下,实拍星图实验的匹配星点的误差均在1.5pixel以下,表明为每个星点建立描述符,进行匹配识别的思路是可行的。 展开更多

关键词 星点检测 星点匹配 加速鲁棒特征描述符 尺度不变特征变换描述符

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高动态星体目标提取方法 被引量：16

4

作者 金雁 江洁 张广军 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2011年第11期2281-2285,共5页

阐述了动态星敏感器星图的特点,指出了目前国内外星体目标提取方法的不足。针对这些不足,提出了一种新的星体目标提取方法。根据星敏感器运动特性,自适应选取处理窗口的大小及方向,自适应窗口可以适应不同形式的星敏感器运动。在选取的... 阐述了动态星敏感器星图的特点,指出了目前国内外星体目标提取方法的不足。针对这些不足,提出了一种新的星体目标提取方法。根据星敏感器运动特性,自适应选取处理窗口的大小及方向,自适应窗口可以适应不同形式的星敏感器运动。在选取的窗口内进行星体目标提取,当星体存在断裂情况时,利用数学形态学的方法对断裂星体进行断点判定及主动生长。对提取的星体目标利用灰度加权的质心法得到其中心位置。最后给出了利用上述方法对2(°)/s动态模拟星图进行星体目标提取及定位的结果。实验结果表明,该方法可适用于高动态星敏感器,并能有效提高星体定位精度。 展开更多

关键词 星体目标提取 动态星敏感器 自适应窗口 数学形态学 断点 主动生长

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一种大视场星图星点提取的阈值算法 被引量：9

5

作者 原玉磊 郑勇 《海洋测绘》 2011年第5期41-43,共3页

确定区分星点与背景的阈值是星空图像处理的重要环节。介绍了根据背景灰度统计特征确定阈值的算法,根据星空图像灰度直方图的走势,提出一种基于灰度直方图的阈值算法;通过对实际拍摄大视场星图的处理,基于统计的阈值容易将亮背景中的亮... 确定区分星点与背景的阈值是星空图像处理的重要环节。介绍了根据背景灰度统计特征确定阈值的算法,根据星空图像灰度直方图的走势,提出一种基于灰度直方图的阈值算法;通过对实际拍摄大视场星图的处理,基于统计的阈值容易将亮背景中的亮噪声误认为星点提取,而基于直方图的阈值能够滤除这些噪点;针对星图中星点亮度不一的情况,提出在全局阈值的基础上应用Bernsen算法计算局部阈值提取暗星点,实验证明该算法能较充分地提取暗星图像。 展开更多

关键词 阈值算法 星点提取 灰度直方图 局部阈值 Bernsen算法

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小型化星敏感器技术 被引量：5

6

作者 陈纾 张广军 +3 位作者 郑循江 魏新国 马英超 毛晓楠 《上海航天》 2013年第4期69-78,共10页

对小型化星敏感器的软、硬件及光学设计技术进行了研究。通过光学系统中高稳定的光机结构设计、大通光孔径低畸变的镜头和40°太阳保护角的遮光罩设计达到光学指标。硬件设计采用轻小型低功耗电路、FPGA完成图像采集和星点提取技术... 对小型化星敏感器的软、硬件及光学设计技术进行了研究。通过光学系统中高稳定的光机结构设计、大通光孔径低畸变的镜头和40°太阳保护角的遮光罩设计达到光学指标。硬件设计采用轻小型低功耗电路、FPGA完成图像采集和星点提取技术,软件设计采用改进型全天识别算法、具快速主动预估功能的星跟踪技术。小型化星敏感器产品地面验证及应用结果表明:产品的主要性能达到指标要求。 展开更多

关键词 低功耗电路 图像采集 星点提取 星跟踪

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卷帘快门式CMOS探测器的星图像移补偿 被引量：5

7

作者 张博研 孔德柱 +2 位作者 刘金国 武星星 董得义 《中国光学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期1276-1284,共9页

本文研究了卷帘快门式CMOS成像器件在拍摄星图时引入的快门效应。根据卷帘快门CMOS图像传感器的成像原理和特点,分析了星图中由于快门效应导致的星点变化情况,对该成像方式引入的图像变形,提出了一种像移补偿方法。该方法在已知星图拍... 本文研究了卷帘快门式CMOS成像器件在拍摄星图时引入的快门效应。根据卷帘快门CMOS图像传感器的成像原理和特点,分析了星图中由于快门效应导致的星点变化情况,对该成像方式引入的图像变形,提出了一种像移补偿方法。该方法在已知星图拍摄帧频、CMOS图形传感器相邻行曝光时间间隔的基础上,通过对相邻星图中的星点进行目标提取、质心计算以及星点质心匹配等操作,完成景物在像面上像移速度的计算,最后结合该速度值和CMOS图像传感器的行曝光时间间隔,计算星点质心在单帧星图中的像移,逆向补偿。通过实际拍摄的星图对算法的效果进行测试,实验结果表明,利用补偿后的星图解算姿态数据时,其中非机动模式下与两个星敏的夹角误差可达到0.5″以内,机动模式下与两个星敏的夹角误差也可达到0.6″左右,不仅明显优于补偿前,且精度高于很多目前主流的星敏感器。该实验结果不仅证明了算法的有效性,而且在一定程度上推广了卷帘快门式CMOS相机在航空航天领域的应用。 展开更多

关键词 CMOS图像传感器 卷帘快门 星图 星点提取 星点匹配

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高动态条件下星斑模拟与星点提取方法 被引量：4

8

作者 潘迪 周琦 +2 位作者 刘轩 刘冰 方慧 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期135-145,共11页

提出了一种高动态条件下星斑模拟及星点目标提取方法。首先,基于黑体辐射建立星点静态像斑模型;其次,基于星体模糊模型和Bresenham直线生成算法生成动态星点像斑模板;再次,利用生成的模板和相关模板匹配法在星跟踪波门内实现星体目标粗... 提出了一种高动态条件下星斑模拟及星点目标提取方法。首先,基于黑体辐射建立星点静态像斑模型;其次,基于星体模糊模型和Bresenham直线生成算法生成动态星点像斑模板;再次,利用生成的模板和相关模板匹配法在星跟踪波门内实现星体目标粗定位并进行伪星点剔除;最后,利用质心法在粗定位区域提取星点质心。实验结果表明,该方法能够适应各种长度的曝光时间,并实现星敏感器在3°/s条件下的稳定跟踪。在曝光时间50ms,角速度3°/s的条件下,星对角距误差为10",平均提取率为97%,与传统方法相比,分别提高了78.4%和36.6%。 展开更多

关键词 星敏感器 高动态 星点拖尾 直线生成 星点提取 模板匹配

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星敏感器抗杂光的复合型背景估计星图处理算法

9

作者 赵明程 杨世洪 +2 位作者 吕升林 金峥 赵汝进 《半导体光电》 CAS 北大核心 2023年第4期627-632,共6页

星敏感器在太空作业时,易受到太阳光、月光和地气光等杂光的干扰,导致拍摄的星图灰度整体升高,背景均匀性较差,难以准确提取到星点坐标。针对上述问题并结合现有算法提出了一种复合型背景估计的杂光干扰下星图处理算法。首先,星点具有... 星敏感器在太空作业时,易受到太阳光、月光和地气光等杂光的干扰,导致拍摄的星图灰度整体升高,背景均匀性较差,难以准确提取到星点坐标。针对上述问题并结合现有算法提出了一种复合型背景估计的杂光干扰下星图处理算法。首先,星点具有经点扩散成像后尺寸为直径3×3至7×7的特征,设计相应的背景估计模板,最后为提高算法鲁棒性,提高局部信息的利用率,再设计一个像素估计模板,两个估计模板同时计算后处理数据实现阈值分割;最后进行星点质心计算。通过试验证明该方法可以较好地抵抗杂光干扰,提高杂光背景下星点提取的精度。 展开更多

关键词 星敏感器 星点提取 背景估计

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基于动态框搜索的星图中星点获取算法研究 被引量：3

10

作者 陶雨露 邓新蒲 程洪玮 《航天电子对抗》 2012年第5期34-37,共4页

分析星图中星点获取算法的具体流程,针对传统星体目标聚类方法的不足,提出了动态框搜索算法。首先采用固定像素框搜索区域最大灰度值点,然后以该点为中心,结合星图图像中真实星点的分布情况,采用大小可变的像素框进行星体目标聚类,最后... 分析星图中星点获取算法的具体流程,针对传统星体目标聚类方法的不足,提出了动态框搜索算法。首先采用固定像素框搜索区域最大灰度值点,然后以该点为中心,结合星图图像中真实星点的分布情况,采用大小可变的像素框进行星体目标聚类,最后采用加权质心法得到星点的中心位置。仿真实验表明,该算法能达到良好的效果。 展开更多

关键词 星敏感器 星图获取 动态框搜索 星体目标

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基于行数据扫描的星空多目标星点提取方法 被引量：4

11

作者 李寅龙 何海燕 +1 位作者 张凤 李婧 《航天返回与遥感》 CSCD 2019年第2期79-88,共10页

为了解决传统方法无法实时获取星空目标位置问题,文章提出了一种基于行数据扫描的星空多目标星点提取方法,通过阈值提取、行目标提取、星空目标识别和质心坐标计算等四个步骤来快速提取星空目标。为了使该算法能够更有效地运行在嵌入式... 为了解决传统方法无法实时获取星空目标位置问题,文章提出了一种基于行数据扫描的星空多目标星点提取方法,通过阈值提取、行目标提取、星空目标识别和质心坐标计算等四个步骤来快速提取星空目标。为了使该算法能够更有效地运行在嵌入式设备中,对算法进行合理配置,将其分割成FPGA端和DSP端。通过试验验证,在输入图像分辨率为1 280像素×1 024像素的情况下,文章提出的算法星点提取时间小于0.17ms。相比较传统方法,能够在不损失星空目标定位精度的前提下,提高提取速率,更适用于星空背景下的多目标快速星点提取。 展开更多

关键词 星空多目标 空间目标捕获 星点提取 行数据扫描 航天遥感

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星敏感器星点聚类提取方法 被引量：3

12

作者 王龙 杨孟飞 +6 位作者 钟红军 卢欣 杨君 李晓 余成武 刘婧 梁士通 《中国科学：技术科学》 EI CSCD 北大核心 2015年第3期257-262,共6页

星敏感器现有的星点提取方法运算时间长、存储需求大,从而限制星敏感器姿态初始捕获时间、轻小化等性能指标的提高.针对以上问题,提出了一种星敏感器星点聚类提取方法.首先,介绍和分析了星点聚类提取方法中的预处理滤波算法和聚类算法;... 星敏感器现有的星点提取方法运算时间长、存储需求大,从而限制星敏感器姿态初始捕获时间、轻小化等性能指标的提高.针对以上问题,提出了一种星敏感器星点聚类提取方法.首先,介绍和分析了星点聚类提取方法中的预处理滤波算法和聚类算法;然后,给出了该方法在北京控制工程研究所新研小型星敏感器中的实现方式和实现效果,该星敏感器在探月三期月地高速再入返回飞行器中成功实现了首次在轨飞行实验;最后,通过星敏感器观星实验对星点传统提取方法和星点聚类提取方法进行了比对验证,并通过小型星敏感器在轨飞行实验对星点聚类提取方法进行了在轨验证.实验显示,该方法提取星点所需时间最大约为传统方法的16%,星图存储需求不到传统方法的1%,且星点提取正确,在轨表现良好.结果表明,星敏感器星点聚类提取方法能有效减小星点提取所需时间,不需大容量星图存储器件,且逻辑简单、移植性好,适用于各类光学成像敏感器. 展开更多

关键词 星敏感器 星点提取 像元滤波 聚类

原文传递

一种改进的星图中星提取方法 被引量：3

13

作者 陆敬辉 王宏力 +1 位作者 郑佳华 李真真 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2008年第6期31-33,共3页

在矢量法基础上,将改进SUSAN算法和限制条件下扩展像素标记法相结合,提出一种改进的星图中星提取方法。仿真结果表明:该方法的提取精度优于矢量法,有较强的抗噪声干扰和剔除暗星能力。

关键词 SUSAN算法 方形模板 扩展像素标记法 星提取

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基于区域生长法的星图中星提取方法 被引量：2

14

作者 柯卫 王宏力 +2 位作者 袁宇 崔祥祥 陆敬辉 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2015年第12期67-69,共3页

针对扫描法和矢量法抗噪能力不强、提取精度不高的问题,结合低通滤波、背景差分和区域生长法,提出了一种改进的星图中星的提取方法。该方法在低通滤波完成背景预测的基础上,将原始星图与预测背景图进行背景差分,获得预处理后的星图,再... 针对扫描法和矢量法抗噪能力不强、提取精度不高的问题,结合低通滤波、背景差分和区域生长法,提出了一种改进的星图中星的提取方法。该方法在低通滤波完成背景预测的基础上,将原始星图与预测背景图进行背景差分,获得预处理后的星图,再根据星体目标具有较强相关性的特点,采用区域生长法对星体目标进行扫描,最后采用工程应用中比较成熟的平方加权质心法实现星体目标的提取。仿真结果表明,改进的星提取方法具有较强的抗噪能力和较高的提取精度。 展开更多

关键词 星敏感器 星提取 低通滤波 背景差分 区域生长

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基于区域生长法的星图中星的提取方法 被引量：2

15

作者 柯卫 王宏力 +2 位作者 袁宇 崔祥祥 陆敬辉 《传感器与微系统》 CSCD 2015年第12期57-58,65,共3页

针对扫描法和矢量法抗噪能力不强、提取精度不高的问题,将区域生长法引入到星提取中,提出了基于区域生长法的星图中星的提取方法。该方法根据星体目标具有较强相关性的特点,制定相似性准则,对星体目标进行生长判断、提取。仿真结果表明... 针对扫描法和矢量法抗噪能力不强、提取精度不高的问题,将区域生长法引入到星提取中,提出了基于区域生长法的星图中星的提取方法。该方法根据星体目标具有较强相关性的特点,制定相似性准则,对星体目标进行生长判断、提取。仿真结果表明:提出的星提取方法具有较强的抗噪能力和较高的提取精度。 展开更多

关键词 星敏感器 星提取 区域生长法

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一种新的星图中星的提取方法 被引量：2

16

作者 崔祥祥 王宏力 陆敬辉 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2011年第4期17-18,共2页

在分析扫描法和矢量法的基础上,提出了块扫描法。首先,根据星像扩散范围和导航星间距确定扫描块的大小;其次,以扫描块为单位,获得其最大灰度值像素,若灰度大于设定背景阈值,则存储其位置信息与灰度值;再次,以存储像素为中心搜索3×... 在分析扫描法和矢量法的基础上,提出了块扫描法。首先,根据星像扩散范围和导航星间距确定扫描块的大小;其次,以扫描块为单位,获得其最大灰度值像素,若灰度大于设定背景阈值,则存储其位置信息与灰度值;再次,以存储像素为中心搜索3×3像素阵,若存在像素灰度值大于存储像素,则剔除存储像素;否则,判断像素阵中灰度大于背景阈值的像素个数是否大于设定星像门限阈值,若大于,则认为该像素阵为星像,该点为星像中心。对该方法进行了仿真,结果证明:该方法提取星像精度较高。 展开更多

关键词 星敏感器 星提取 阈值 扫描法

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强干扰条件下的星体提取方法 被引量：1

17

作者 踪华 高晓颖 +2 位作者 汪渤 王海罗 李磊 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期113-117,共5页

为了解决在强干扰条件下星体提取问题,提出了一种基于边缘检测+星体像素筛选的星体提取方法,首先用一种边缘检测算法分割星图,然后对像素进行标记,最后利用自适应阈值对星体的目标像素进一步筛选.并对像素标记算法进行改进,改进的算法... 为了解决在强干扰条件下星体提取问题,提出了一种基于边缘检测+星体像素筛选的星体提取方法,首先用一种边缘检测算法分割星图,然后对像素进行标记,最后利用自适应阈值对星体的目标像素进一步筛选.并对像素标记算法进行改进,改进的算法在标记目标像素时,同时分析与它相邻的像素的连通性,使得属于同一星体的所有像素只分配一个标记值,提高了星图处理的效率.试验结果表明,该处理方法对强干扰噪声具有更好的鲁棒性、且运算速度更快,精度也有所提高.提出的边缘检测+星体像素筛选的星体提取方法有助于在强干扰条件下分离星体目标和背景,改进的像素标记方法,可以更快地区分不同的星体,便于工程应用. 展开更多

关键词 星体提取 边缘检测 自适应阈值 像素标记 关联性

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一种强散射杂光下的快速星点提取算法

18

作者 王子寒 严微 +3 位作者 曹哲 刘山山 程会艳 刘梦尧 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2020年第6期63-68,共6页

火工品爆破法实现星箭分离时产生大量灰尘颗粒,星敏感器被强散射杂光干扰,导致上电初期,星敏感器长时间停留在全天球模式,无法实现姿态捕获.本文通过对散射杂光成像进行建模和分析,提出杂光条件下的星点图像与无杂光时的星点图像具有近... 火工品爆破法实现星箭分离时产生大量灰尘颗粒,星敏感器被强散射杂光干扰,导致上电初期,星敏感器长时间停留在全天球模式,无法实现姿态捕获.本文通过对散射杂光成像进行建模和分析,提出杂光条件下的星点图像与无杂光时的星点图像具有近似的能量分布特征,进而提出一种基于互相关系数的快速星点提取算法,可在强散射杂光条件下快速提取出有效的星点窗口图像,然后利用窗口提星算法提取出有效星点,最终实现快速姿态捕获.开展了不同杂光条件下的星点提取和姿态识别仿真,通过本文算法与原有算法做对比,验证了本文算法在不同工况下的星点提取能力和姿态捕获方面均具有优势. 展开更多

关键词 星敏感器 强散射杂光 星点提取 姿态捕获

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船用星敏感器星象提取方法

19

作者 佟帅 王安国 +1 位作者 李辉 张磊 《舰船科学技术》 北大核心 2014年第3期83-85,共3页

从星空图像中提取星象是星敏感器工作的重要基础,也一直是星敏感器研究领域的研究重点。针对船用星敏感器所获取的星空图像噪声情况复杂的特点,提出一种新的阈值分割星图星象提取方法。经实验验证,能够很好的在高噪声条件下提取星象,适... 从星空图像中提取星象是星敏感器工作的重要基础,也一直是星敏感器研究领域的研究重点。针对船用星敏感器所获取的星空图像噪声情况复杂的特点,提出一种新的阈值分割星图星象提取方法。经实验验证,能够很好的在高噪声条件下提取星象,适用于船用星敏感器星象提取。 展开更多

关键词 船用星敏感器 星象提取 阈值分割

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漂移扫描CCD星图的星点目标快速提取

20

作者 杨会玲 柳红岩 +2 位作者 王军 孙慧婷 何昕 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期15-19,32,共6页

在实时同步卫星定轨系统中,为了提高漂移扫描CCD星图目标提取的实时性,提出最简特征融合算法。通过星图背景分割减少噪声影响,提取局部灰度最大值与局部区域对比度作为星点目标特征,通过选取最佳权值融合上述两种特征,突显星点目标。与... 在实时同步卫星定轨系统中,为了提高漂移扫描CCD星图目标提取的实时性,提出最简特征融合算法。通过星图背景分割减少噪声影响,提取局部灰度最大值与局部区域对比度作为星点目标特征,通过选取最佳权值融合上述两种特征,突显星点目标。与传统的星点提取算法相比,所选取的两种特征容易提取,运算量小,节省星点目标提取时间,提高了星点提取精度。通过对分辨力为1 528×1 528的漂移扫描CCD星图进行处理,实验结果证明了该算法的有效性。 展开更多

关键词 漂移扫描CCD 背景分割 特征融合 星点提取

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