CN108168541B - 一种改进的亚像元星点质心定位方法 - Google Patents
一种改进的亚像元星点质心定位方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108168541B CN108168541B CN201711381484.9A CN201711381484A CN108168541B CN 108168541 B CN108168541 B CN 108168541B CN 201711381484 A CN201711381484 A CN 201711381484A CN 108168541 B CN108168541 B CN 108168541B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- star point
- centroid
- star
- window area
- pixel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
- G01C21/02—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by astronomical means
- G01C21/025—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by astronomical means with the use of startrackers
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
- G01C21/20—Instruments for performing navigational calculations
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Astronomy & Astrophysics (AREA)
- Image Analysis (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
本发明公开了一种改进的亚像元星点质心定位方法,本发明方法首先确定灰度值最高的象元的窗口区域,然后分别根据X、Y方向累加和次高值对应的Y、X方向坐标确定新窗口区域,最后通过对两个选取的窗口区域进行阈值化分别求取质心位置,最后求取两个质心位置的均值,从而完成星点质心定位。本发明方法通过对两个星点窗口的质心定位结果求平均值,来解决星点质心可能落到多个像元接合部的问题,质心定位精度高。
Description
技术领域
本发明涉及一种星点质心定位方法,特别是一种改进的亚像元星点质心定位方法。
背景技术
星光导航技术是一种以恒星为拍摄目标,通过测量恒星像斑在成像面上的位置,解算姿态/角度信息的导航技术,其测量精度可达1角秒,为当前世界上测角精度最高的技术。利用星光进行导航的仪器设备被称作星敏感器。星敏感器在成像时,每颗星点都会在多个像元上弥散分布,这就需要对星点的质心位置进行定位。星点的质心定位精度直接决定了星敏感器的最终测量精度,是一项非常关键的指标。
亚像元星点质心定位方法,是指利用特定算法解星点的质心位置,并将质心定位精度保持在单个像元以内,比如0.5个像元,俗称亚像元。传统的亚像元星点质心定位方法都是针对星点质心完整落在一个像斑上的情况,这方面主要的方法有:一是普通质心法,以像素灰度值作为唯一权重因子进行质心定位,实现简单;二是平方加权质心法,采用灰度值的平方代替灰度值作为权重因子,突出了离中心较近的灰度值像素点对中心位置的影响;三是带阈值的质心法,将原始图像与背景阈值相减,对原始图像中大于设定阈值的像素点进行质心定位,以提高精度;四是曲面拟合法,用高斯曲面对星点像斑的灰度分布进行拟合,再对拟合曲线采用最小二乘法求出质心的位置坐标。然而,所有这些方法都有一个弊端,当星点质心落到两个或多个像元之间的接合部时,传统方法的质心定位精度会迅速下降,需要通过一些方法加以弥补和改进。
发明内容
本发明目的在于提供一种改进的亚像元星点质心定位方法,解决传统质心定位方法当星点质心落到两个或多个像元之间的接合部时,质心定位精度迅速下降的问题。
一种改进的亚像元星点质心定位方法的具体步骤为:
第一步确定星点窗口区域
第二步确定新窗口开窗坐标
第三步重新划分星点区域
其中,(x,y)代表了窗口区域W1内的任意星点。
第四步星点质心定位
设星点区域某像素(x,y)的灰度为f(x,y),背景阈值为T,当f(x,y)大于该阈值T的时候,保持f(x,y)不变;当小于该阈值时,f(x,y)变为0,此为阈值化过程,具体如下:
其中,F(x,y)代表了阈值化后的灰度。
对于星点窗口区域W0,阈值化后窗口区域的质心位置为:
其中m为星点窗口区域W0在X方向上的跨度大小;n为星点窗口区域W0在Y方向上的跨度大小。
一种改进的亚像元星点质心定位系统,包括:灰度最高像元窗口区域确定模块、新窗口区域确定模块和星点质心定位模块。灰度最高像元窗口区域确定模块、新窗口区域确定模块和星点质心定位模块顺次连通。其中灰度最高像元窗口区域确定模块确定灰度值最高的象元的窗口区域,新窗口区域确定模块分别根据X、Y方向累加和次高值对应的Y、X方向坐标确定新窗口区域,星点质心定位模块通过对两个选取的窗口区域进行阈值化分别求取质心位置,最后求取两个质心位置的均值,从而完成星点质心定位。
本发明方法通过对两个星点窗口的质心定位结果求平均值,来解决星点质心可能落到多个像元接合部的问题,质心定位精度高。
附图说明
图1一种改进的亚像元星点质心定位方法的流程图;
图2星点质心落在单像元时的星图;
图3星点质心落在两个像元接合部时的星图;
图4星点质心落在四个像元接合部时的星图。
具体实例方式
实施例1
一种改进的亚像元星点质心定位方法的具体步骤为:
第一步确定星点窗口区域
第二步确定新窗口开窗坐标
第三步重新划分星点区域
其中,(x,y)代表了窗口区域W1内的任意星点。
第四步星点质心定位
设星点区域某像素(x,y)的灰度为f(x,y),背景阈值为T,当f(x,y)大于该阈值T的时候,保持f(x,y)不变;当小于该阈值时,f(x,y)变为0,此为阈值化过程,具体如下:
其中,F(x,y)代表了阈值化后的灰度。
对于星点窗口区域W0,阈值化后窗口区域的质心位置为:
其中m为星点窗口区域W0在X方向上的跨度大小;n为星点窗口区域W0在Y方向上的跨度大小。
实施例2
一种改进的亚像元星点质心定位系统,包括:灰度最高像元窗口区域确定模块、新窗口区域确定模块、和星点质心定位模块。灰度最高像元窗口区域确定模块、新窗口区域确定模块和星点质心定位模块顺次连通。其中灰度最高像元窗口区域确定模块确定灰度值最高的象元的窗口区域,新窗口区域确定模块分别根据X、Y方向累加和次高值对应的Y、X方向坐标确定窗口区域,星点质心定位模块通过对两个选取的窗口区域进行阈值化分别求取质心位置,最后求取两个质心位置的均值,从而完成星点质心定位。
实施例3
利用本方法对某星敏感器进行星点质心定位测试,测试结果为:
当星点质心完整落在单个像元时如图2所示,各方法的质心定位误差结果如表1所示:
表1星点质心完整落在单个像元时不同方法质心定位误差表
方法名称 | 质心定位误差/像元 |
普通质心法 | 0.33 |
平方加权质心法 | 0.28 |
带阈值的质心法 | 0.21 |
曲面拟合法 | 0.29 |
本发明方法 | 0.31 |
依据表1可以看出,当星点质心完整落在单个像元时,本发明方法与传统方法相比无明显优势,带阈值的质心法定位精度最高,误差保持在0.21个像元。
当星点质心完整落在两个像元结合部时,如图3所示,各方法的质心定位误差结果如表2所示:
表2星点质心完整落在两个像元结合部时不同方法质心定位误差表
方法名称 | 质心定位误差/像元 |
普通质心法 | 0.61 |
平方加权质心法 | 0.59 |
带阈值的质心法 | 0.55 |
曲面拟合法 | 0.63 |
本发明方法 | 0.39 |
依据表2可以看出,当星点质心落在两个像元结合部时,本发明方法与传统方法相比有明显优势,定位精度最高,误差保持在0.39个像元。
当星点质心完整落在四个像元结合部时,如图4所示,各方法的质心定位误差结果如表3所示:
表3星点质心完整落在四个像元结合部时不同方法质心定位误差表
方法名称 | 质心定位误差/像元 |
普通质心法 | 0.83 |
平方加权质心法 | 0.81 |
带阈值的质心法 | 0.77 |
曲面拟合法 | 0.91 |
本发明方法 | 0.48 |
依据表3可以看出,当星点质心落在四个像元结合部时,本发明方法与传统方法相比有明显优势,定位精度最高,误差保持在0.48个像元。
综上所述,当星点质心落在两个或多个像元结合部时,本发明方法可以明显改善传统质心定位方法的不足,减小质心定位误差,较好的保持定位精度。
Claims (2)
1.一种改进的亚像元星点质心定位方法,其特征在于具体步骤为:
第一步 确定星点窗口区域
第二步 确定新窗口开窗坐标
第三步 重新划分星点区域
其中,(x,y)代表了星点窗口区域W1内的任意星点;
第四步 星点质心定位
设星点区域某像素(x,y)的灰度为f(x,y),背景阈值为T,当f(x,y)大于等于该阈值T的时候,保持f(x,y)不变;当小于该阈值时,f(x,y)变为0,此为阈值化过程,具体如下:
其中,F(x,y)代表了阈值化后的灰度;
对于星点窗口区域W0,阈值化后窗口区域的质心位置为:
其中m为星点窗口区域W0在X方向上的跨度大小;n为星点窗口区域W0在Y方向上的跨度大小;
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201711381484.9A CN108168541B (zh) | 2017-12-20 | 2017-12-20 | 一种改进的亚像元星点质心定位方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201711381484.9A CN108168541B (zh) | 2017-12-20 | 2017-12-20 | 一种改进的亚像元星点质心定位方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN108168541A CN108168541A (zh) | 2018-06-15 |
CN108168541B true CN108168541B (zh) | 2021-02-26 |
Family
ID=62522646
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201711381484.9A Active CN108168541B (zh) | 2017-12-20 | 2017-12-20 | 一种改进的亚像元星点质心定位方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN108168541B (zh) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109443381B (zh) * | 2018-10-17 | 2022-05-20 | 北京遥感设备研究所 | 一种星敏感器质心精度自适应补偿方法 |
CN110849354B (zh) * | 2019-11-28 | 2021-12-10 | 上海航天控制技术研究所 | 一种星敏感器寿命末期条件下星点提取与补偿方法 |
CN113514054A (zh) * | 2021-06-16 | 2021-10-19 | 北京遥感设备研究所 | 一种星敏感器星点像斑检测方法及系统 |
CN113421296B (zh) * | 2021-08-24 | 2021-11-26 | 之江实验室 | 一种基于灰度阈值的激光光斑质心提取方法 |
CN114565564B (zh) * | 2022-02-11 | 2023-07-25 | 山西支点科技有限公司 | 一种基于相关法阈值迭代的拟合质心亚像素定位方法 |
CN117853586B (zh) * | 2024-03-08 | 2024-06-04 | 中国人民解放军63921部队 | 面向暗弱目标的质心定位方法和设备终端 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8218013B1 (en) * | 2008-05-27 | 2012-07-10 | Exelis, Inc | Star sensing for an earth imaging sensor |
CN101520892B (zh) * | 2009-03-17 | 2011-11-02 | 西北工业大学 | 可见光图像中弱小目标的检测方法 |
CN104034353A (zh) * | 2014-06-06 | 2014-09-10 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 基于探测窗口的数字太阳敏感器质心计算方法 |
CN104537653A (zh) * | 2014-12-18 | 2015-04-22 | 北京航空航天大学 | 星敏感器星像质心坐标和半径的高斯解析求解方法 |
CN104949677A (zh) * | 2015-05-20 | 2015-09-30 | 苏州科技学院 | 一种漂移扫描同步卫星实时定轨方法 |
CN105761288B (zh) * | 2016-02-02 | 2019-02-01 | 华中科技大学 | 一种基于fpga的实时星点质心定位方法及装置 |
-
2017
- 2017-12-20 CN CN201711381484.9A patent/CN108168541B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN108168541A (zh) | 2018-06-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108168541B (zh) | 一种改进的亚像元星点质心定位方法 | |
CN108292439B (zh) | 校准安装至车辆的摄像机的取向的方法和存储介质 | |
CN111210468B (zh) | 一种图像深度信息获取方法及装置 | |
CN111260615B (zh) | 基于激光和机器视觉融合的无人机桥梁表观病害检测方法 | |
CN109559355B (zh) | 一种基于相机组的无公共视场的多相机全局标定装置及方法 | |
Liu et al. | An improved online dimensional measurement method of large hot cylindrical forging | |
CN111932565B (zh) | 一种多靶标识别跟踪解算方法 | |
CN111508027B (zh) | 摄像机外参标定的方法和装置 | |
CN109443381B (zh) | 一种星敏感器质心精度自适应补偿方法 | |
US7884861B2 (en) | Image resolution multiplier | |
CN112614188B (zh) | 一种基于交比不变性的点阵式标定板及其识别方法 | |
CN103389310B (zh) | 一种基于辐射标定的亚像素光学元件损伤在线检测方法 | |
CN111325800A (zh) | 一种单目视觉系统俯仰角标定方法 | |
CN109974618A (zh) | 多传感器视觉测量系统的全局标定方法 | |
CN114565565B (zh) | 一种视觉测量目标中心亚像素定位方法 | |
CN111325793A (zh) | 一种图像测量中基于光斑的像素尺寸动态标定系统和标定方法 | |
CN112712566B (zh) | 基于结构参数在线校正的双目立体视觉传感器测量方法 | |
CN113379837A (zh) | 检测设备的角度校正方法、设备及计算机可读存储介质 | |
CN112965052A (zh) | 一种单目相机目标测距方法 | |
CN116563298A (zh) | 基于高斯拟合的十字线中心亚像素检测方法 | |
CN115797325A (zh) | 一种基于稀疏视野的坏像元检测方法 | |
Wang et al. | Distance measurement using single non-metric CCD camera | |
CN109493382B (zh) | 一种基于像元内响应的恒星高精度位置提取方法 | |
CN110349169B (zh) | 一种直线测量方法 | |
CN109493356B (zh) | 一种基于机器视觉的自动报靶系统智能标定方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |