CN103489180A - 地基光学测量设备深空背景下稳定提取弱小目标的方法 - Google Patents

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王明佳
武治国
刘伟宁
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Abstract

本发明涉及一种地基光学测量设备深空背景下稳定提取弱小目标的方法，包括以下步骤：选中目标，确定波门位置；计算累加区域Si，移动区域Si的位置；判断是否完成，未完成则转到上一步骤，完成则继续以下步骤；计算区域Si中最大值出现位置p点，以该p点位置为目标位置。本发明的地基光学测量设备深空背景下稳定提取弱小目标的方法，应用在外场深空探测设备上，效果非常好，可以稳定提取出肉眼难以识别的深空卫星。长时间验证性能稳定可靠，并且精度高。

Description

地基光学测量设备深空背景下稳定提取弱小目标的方法
技术领域
本发明属于深空探测应用技术领域，涉及一种地基光学测量设备深空背景下稳定提取弱小目标的方法。
背景技术
地球轨道被大量卫星环绕，为了掌握各个卫星在空间的运行轨道，需要利用地面大量光学测量设备对卫星进行监控测量，更新轨道运行数据，掌控卫星当前动态信息。研究利用图像处理技术实现弱小目标稳定跟踪，可以大大降低操作人员的工作量，提高跟踪精度以及成功跟踪概率，对完善我国空间目标监视网的性能有着重要意义。
提取目标时面临的几种干扰因素有很多种，如图1中的1a-1c所示。光学测量设备对深空目标测量时，采用的都是大口径、长焦距光学系统，使得目标探测能力大大加强，同时也带来了光学系统成像不均匀性的问题。造成图像局部位置成像离焦以及局部位置成像能量发散等现象，同时微光相机在夜间深空背景下成像，本底噪声严重，为稳定提取目标增大难度。利用常规的重心算法、相关算法、边缘跟踪方法，sift以及meanshift算法难以实现稳定提取空间目标。
微光相机采集到的图像，目标越亮，对应图像上的灰度值越高。造成提取目标干扰主要来自两方面因素：一、光学系统不均匀性带来的大范围图像不均衡；二、CCD成像带来的椒盐噪声造成的干扰。
传统的形心算法，由于存在光学系统不均匀性、椒盐噪声以及目标与背景极低的对比度，无法选取合理阈值；传统的重心算法，由于光学系统不均匀性，提取目标偏离实际中心，尤其当波门内存在多个目标时，受其它目标干扰，提取目标中心偏离目标实际中心；传统的边缘提取算法，其将噪声能量放大，提取目标失败。
在波门内找最亮点作目标：最亮点经常是椒盐噪声。由于受椒盐噪声影响严重，3×3的中值滤波算法无法将噪声有效剔除，同时中值滤波耗时巨大，无法满足处理速度要求。
发明内容
本发明要解决现有技术中的技术问题，提供一种满足处理速度要求的，能够在复杂背景条件下快速有效提取弱小目标的，地基光学测量设备深空背景下稳定提取弱小目标的方法。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：
一种地基光学测量设备深空背景下稳定提取弱小目标的方法，包括以下步骤：
步骤i：选中目标，确定波门位置；
步骤ii：计算累加区域Si，移动区域Si的位置；
步骤iii：判断是否完成，未完成则转到步骤ii；完成则继续以下步骤；
步骤iv：计算区域Si中最大值出现位置p点，以该p点位置为目标位置。
在上述技术方案中，所述区域Si为5×5的区域。
在上述技术方案中，所述区域Si的位置是按照由上至下，由左至右的顺序进行移动。
本发明具有以下的有益效果：
本发明的地基光学测量设备深空背景下稳定提取弱小目标的方法，只求取5×5区域最大值点，所以光学系统不均匀性对该方法的影响微乎其微。
本发明的地基光学测量设备深空背景下稳定提取弱小目标的方法，椒盐噪声尺寸小于2×3，统计5×5区域像素累加和，可以有效抑制噪声对求取目标中心的影响。
本发明的地基光学测量设备深空背景下稳定提取弱小目标的方法，当波门内出现其它恒星干扰时，由于两个目标相距一定位置间隔，采用本发明的方法，其它目标对计算卫星脱靶量不会产生任何影响。
本发明的地基光学测量设备深空背景下稳定提取弱小目标的方法，应用在外场深空探测设备上，效果非常好，可以稳定提取出肉眼难以识别的深空卫星。长时间验证性能稳定可靠，并且精度高。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1为空间目标探测，提取目标时面临的几种干扰因素的示意图，包括图1a-1c；
图2为本发明的地基光学测量设备深空背景下稳定提取弱小目标的方法，计算波门内所有5×5区域累加个的过程示意图，包括图2a-2f；
图3为本发明的地基光学测量设备深空背景下稳定提取弱小目标的方法的流程示意图。
具体实施方式
本发明的发明思想为：
分析光学系统不均匀性、椒盐噪声、深空卫星成像三者不同点：
1）光学系统不均匀性：造成图像中不同位置亮度分布不均匀，有的位置能量高，有的位置能量低。呈区域性的变化，一般在30×30像素范围内亮度变化不明显。
2）椒盐噪声：噪声中的单个像素能量可能比目标的单个像素能量高，分布较分散。尺寸一般1×1，1×2，2×2，2×3。
3）深空卫星成像：目标尺寸在3×3以上，受光学衍射极限影响，成像尺寸大于5×5，目标尺寸比第一种情况光学不均匀性覆盖面积小，比椒盐噪声尺寸大；能量比第一种情况集中，比椒盐噪声分散。
本发明的地基光学测量设备深空背景下稳定提取弱小目标的方法，只求取5×5区域最大值点，所以光学系统不均匀性对该方法的影响微乎其微。椒盐噪声尺寸小于2×3，统计5×5区域像素累加和，可以有效抑制噪声对求取目标中心的影响。
下面结合附图对本发明做以详细说明。
根据目标尺寸大小，最小成像尺寸3×3，受光学系统衍射极限影响，在目标周围有一个渐变过程，需要把5×5的区域考虑进去，如图2中的图2a-2f以及图3所示，本发明的地基光学测量设备深空背景下稳定提取弱小目标的方法包括以下步骤：在波门内，从左上角选取一个5×5的区域，计算这5×5区域内所有像素累加和S1，接着把5×5的区域向右平移，计算该区域内所有像素累加和S2，如图2b所示；窗口移动到最右侧计算完Sn之后，开始统计第二行窗口Si。如图2f所示，一直计算到波门内最后一行最后一列Sn×m，求取m×n个Si中的最大值Smax，有：Smax=maxSi。
Smax出现的位置，该点位置P就是目标深空卫星中心点所在位置。
本发明的地基光学测量设备深空背景下稳定提取弱小目标的方法，应用在外场深空探测设备上，效果非常好，可以稳定提取出肉眼难以识别的深空卫星。长时间验证性能稳定可靠，并且精度高。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (3)

1.一种地基光学测量设备深空背景下稳定提取弱小目标的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤i：选中目标，确定波门位置；
步骤ii：计算累加区域Si，移动区域Si的位置；
步骤iii：判断是否完成，未完成则转到步骤ii；完成则继续以下步骤；
步骤iv：计算区域Si中最大值出现位置p点，以该p点位置为目标位置。
2.根据权利要求1所述的地基光学测量设备深空背景下稳定提取弱小目标的方法，其特征在于，所述区域Si为5×5的区域。
3.根据权利要求1所述的地基光学测量设备深空背景下稳定提取弱小目标的方法，其特征在于，所述区域Si的位置是按照由上至下，由左至右的顺序进行移动。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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