CN109764893B - 星敏感器杂散光抑制角的测试方法 - Google Patents

星敏感器杂散光抑制角的测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种星敏感器杂散光抑制角的测试方法，包括步骤：星敏感器放置在密封的仪器舱内，将星敏感器对准适合观星的天区；启动星敏感器进行测星；采集星敏感器输出的测星图像和图像灰度信息作为无杂散光时的测星数据；打开杂散光模拟器，调节杂散光对星敏感器遮光罩的入射角度，在不同入射角下让星敏感器对准同一天区进行测星；采集星敏感器各次输出的测星图像和图像灰度信息作为对应杂散光入射角下的测星数据；对杂散光不同入射角下星敏感器的测星数据与无杂散光时星敏感器的测星数据进行比较，画出图像灰度信息随杂散光入射角的变化曲线，根据该变化曲线分析星敏感器的杂散光抑制角。本发明易于实现、能准确测量出星敏感器杂散光抑制角。

Description

星敏感器杂散光抑制角的测试方法
技术领域
本发明涉及光电测量技术领域，尤其涉及一种星敏感器杂散光抑制角的测试方法。
背景技术
星敏感器作为一种高精度的弱光信号成像测量设备，杂散光的干扰对成像质量的影响不容忽视，它们不但影响星像的信噪比，甚至会使星敏感器不能正常工作，因此必须设计遮光罩来抑制杂散光，保证星敏感器正常工作。理论上星敏感器的杂散光抑制角可以通过消光比测试法得到，即测试杂散光在不同入射角下遮光罩出入口杂散光照度的比值，但由于星敏感器的测量灵敏度很高，测星等级通常要达到+5等星以上，对应遮光罩的消光比要达到1010以上，因此遮光罩出口处的杂散光照度非常微弱，通常在10-7lx以下，由于受测量仪器精度的限制和现场环境的影响，该量级的照度在工程现场非常难以准确测定。
因此，找到一种易于实现的、能准确测量出星敏感器杂散光抑制角的测试方法，就显得十分重要和迫切。
发明内容
本发明的目的在于提供一种易于实现的、能准确测量出星敏感器杂散光抑制角的测试方法。
本发明为达上述目的所采用的技术方案是：
提供一种星敏感器杂散光抑制角的测试方法，包括以下步骤：
S1、星敏感器放置在密封的仪器舱内，光线只能通过星敏感器遮光罩进入星敏感器，并将星敏感器对准适合观星的天区；
S2、启动星敏感器进行测星，测星时间不小于预设时间；
S3、采集星敏感器输出的测星图像和图像灰度信息作为无杂散光时的测星数据；
S4、打开杂散光模拟器，调节杂散光对星敏感器遮光罩的入射角度，在不同入射角下让星敏感器对准同一天区进行测星，每次测星时间不小于预设时间；
S5、采集星敏感器各次输出的测星图像和图像灰度信息作为对应杂散光入射角下的测星数据；
S6、对杂散光不同入射角下星敏感器的测星数据与无杂散光时星敏感器的测星数据进行比较，画出图像灰度信息随杂散光入射角的变化曲线，根据该变化曲线分析得到星敏感器的杂散光抑制角。
接上述技术方案，测试的时机选择常温下晴朗的晚上进行，测试地点选择周边环境空旷的位置，以避免二次反射光线对测试的干扰。
接上述技术方案，预设的测星时间不小于5分钟。
接上述技术方案，图像灰度信息主要包括图像的平均灰度、灰度均方差、局部最大灰度以及局部灰度方差。
本发明产生的有益效果是：本发明与现有测试方法(即消光比测试法)相比的优点在于：第一，该方法不受仪器精度的限制和现场环境条件的影响，有效避免了现有测试方法存在的微弱光照度无法准确测量等问题，在工程上具有较强的实用性；第二，现有测试方法仅能测试星敏感器遮光罩对杂散光总体光通量的平均抑制能力，无法测试对杂散光的局部抑制效果，而该方法综合了星图的平均灰度、灰度均方差、局部最大灰度和局部灰度方差等全局和局部性能，因此测试结果更为准确、客观、公正。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明星敏感器杂散光抑制角的测试方法的流程图。
图2是本发明用于测试星敏感器杂散光抑制角的示意图。
图3是本发明实施例中太阳杂散光入射角分别为20°、25°、29°、35°、40°、50°、60°以及无太阳杂散光时的测星图像。
图4(a)图像的平均灰度与太阳杂散光入射角的变化曲线图。
图4(b)图像的灰度均方差与太阳杂散光入射角的变化曲线图。
图4(c)图像的局部最大灰度与太阳杂散光入射角的变化曲线图。
图4(d)图像的局部灰度方差与太阳杂散光入射角的变化曲线图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
星敏感器的星点提取和星图识别主要基于灰度图像处理技术，星敏感器工作时，如果不消除杂散光或消光效果不好，则星图中的杂散光噪声使得整幅图像背景增大，即图像的平均灰度和灰度均方差增大，当星等较低的亮星出现在视场内时，容易导致输出图像饱和；若杂散光噪声在星图上分布不均匀时，即图像的局部最大灰度和局部灰度方差增大，被杂散光噪声覆盖的局部区域将无法进行星点提取，从而减少视场内的恒星数量，将降低星图匹配正确率；受杂散光噪声干扰的星图，其星点提取更为困难，同时，由提取星点计算得到的星点能量重心精度不高，影响星图识别。
由此可见，杂散光直接影响到星敏感器的工作性能，其影响程度可以通过星图的平均灰度、灰度均方差、局部最大灰度以及局部灰度均方差的变化反映出来，因此，通过测试星图灰度信息就可以得到星敏感器的杂散光抑制角。
如图1所示，本发明实施例星敏感器杂散光抑制角的测试方法，测试的时机选择常温下晴朗的晚上进行，测试地点选择周边环境空旷的位置，以避免二次反射光线对测试的干扰。具体测试方法包括以下步骤：
S1、星敏感器放置在密封的仪器舱内，确保光线只能通过星敏感器遮光罩进入星敏感器，并将星敏感器对准适合观星的天区。
S2、接好星敏感器的电源，以及星敏感器与PC机的通信接口，打开电源让星敏感器进行测星，测星时间不小于预设值，如5分钟。
S3、PC机采集星敏感器输出的测星图像和图像灰度信息作为无杂散光时的测星数据，其中图像灰度信息主要包括图像的平均灰度、灰度均方差、局部最大灰度以及局部灰度方差。
S4、打开杂散光模拟器，调节杂散光对星敏感器遮光罩的入射角度，在不同入射角下让星敏感器对准同一天区进行测星，每次测星时间不小于预设值，如5分钟。
S5、PC机采集星敏感器各次输出的测星图像和图像灰度信息作为对应杂散光入射角下的测星数据。
S6、对杂散光不同入射角下星敏感器的测星数据与无杂散光时星敏感器的测星数据进行比较，画出图像灰度信息随杂散光入射角的变化曲线，分析得到星敏感器的杂散光抑制角。变化曲线中下降曲线明显减缓的拐点对应的角度值是杂散光抑制角。
本发明的一个较佳实施例：
某星敏感器杂散光抑制角的要求为：规避太阳角29°下星敏感器的测星能力不低于+5等星。实施例的测试示意图见图2，杂散光模拟器采用太阳模拟器。其中：
步骤一，待测星敏感器及遮光罩安装在仪器舱内，遮光罩从顶部的圆形开口伸出，仪器舱完全封闭，确保光线只能通过星敏感器遮光罩进入星敏感器，仪器舱带旋转支座可调整星敏感器光轴指向。太阳模拟器通过调节支架架设在仪器舱斜上方，通过调节支架调整太阳杂散光的入射角度。PC机与待测星敏感器通过通信串口及线缆连接。
步骤二，太阳杂散光对遮光罩的入射角度分别取20°、25°、29°、35°、40°、50°、60°以及无太阳光，星敏感器的测星图像见图3。
步骤三，PC机采集星敏感器的测星图像，计算得到星图的平均灰度、灰度均方差、局部最大灰度和局部方差的测试数据结果见下表。
Figure BDA0001932883400000041
Figure BDA0001932883400000051
步骤四，采用Excel绘出星图的平均灰度、灰度均方差、局部最大灰度和局部灰度方差与太阳杂散光入射角的变化曲线图，见图4。
步骤五，分析图3和图4可看出，在太阳杂散光入射角度≥29°时，遮光效果有明显的改善，星图的平均灰度、灰度均方差、局部最大灰度和局部灰度方差等星图性能指标有了明显提高，与无杂散光干扰时的星图性能接近；随着太阳杂散光入射角的减小，图像质量也逐渐变差(局部灰度方差增大)，对星目标的检测有一定的影响，检星数量会下降，测试结果表明该星敏感器的杂散光抑制角符合要求。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种星敏感器杂散光抑制角的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、星敏感器放置在密封的仪器舱内，光线只能通过星敏感器遮光罩进入星敏感器，并将星敏感器对准适合观星的天区；
S2、启动星敏感器进行测星，测星时间不小于预设时间；
S3、采集星敏感器输出的测星图像和图像灰度信息作为无杂散光时的测星数据；
S4、打开杂散光模拟器，调节杂散光对星敏感器遮光罩的入射角度，在不同入射角下让星敏感器对准同一天区进行测星，每次测星时间不小于预设时间；
S5、采集星敏感器各次输出的测星图像和图像灰度信息作为对应杂散光入射角下的测星数据；
S6、对杂散光不同入射角下星敏感器的测星数据与无杂散光时星敏感器的测星数据进行比较，画出图像灰度信息随杂散光入射角的变化曲线，根据该变化曲线分析得到星敏感器的杂散光抑制角。
2.根据权利要求1所述的星敏感器杂散光抑制角的测试方法，其特征在于，测试的时机选择常温下晴朗的晚上进行，测试地点选择周边环境空旷的位置，以避免二次反射光线对测试的干扰。
3.根据权利要求1所述的星敏感器杂散光抑制角的测试方法，其特征在于，预设的测星时间不小于5分钟。
4.根据权利要求1所述的星敏感器杂散光抑制角的测试方法，其特征在于，图像灰度信息主要包括图像的平均灰度、灰度均方差、局部最大灰度以及局部灰度方差。
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