CN111426333B - 基于几何方法的火星导航敏感器图像形心精确修正方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于几何方法的火星导航敏感器图像形心精确修正方法，属于火星导航敏感器图像修正技术领域；包括如下步骤：步骤一、对火星敏感器拍摄的火星图像进行判别，当火星图像为A类型图像时，进入步骤二，否则火星图像为B类型图像，进入步骤三；步骤二、采用A类型修正算法，对火星图像进行修正，计算真实火星中心在火星敏感器成像面M的投影；步骤三、采用B类型修正算法，对火星图像进行修正；计算真实火星中心在火星敏感器成像面M的投影；本发明能够无差的找出火星中心在火星敏感器所拍摄的火星图像的等效投影。

Description

基于几何方法的火星导航敏感器图像形心精确修正方法

技术领域

本发明属于火星导航敏感器图像修正技术领域，涉及基于几何方法的火星导航敏感器图像形心精确修正方法。

背景技术

火星敏感器拍摄火星图像，需要对图像进行处理，解算出火星敏感器指向火星中心的矢量以进行后续导航计算。

对火星敏感器拍摄的火星图像进行处理能够得到像面椭圆的基本参数，如长轴，短轴，椭圆中心和方位信息等，但是由于火星敏感器的光轴无法完全精确的指向火星中心，导致像面椭圆的中心对应的火星视线矢量不过火星的真实中心，目前并没有相关的修正方法，实现对火星导航敏感器图像形心的精确修正。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出基于几何方法的火星导航敏感器图像形心精确修正方法，能够无差的找出火星中心在火星敏感器所拍摄的火星图像的等效投影。

本发明解决技术的方案是：

基于几何方法的火星导航敏感器图像形心精确修正方法，包括如下步骤：

步骤一、对火星敏感器拍摄的火星图像进行判别，当火星图像为A类型图像时，进入步骤二，否则火星图像为B类型图像，进入步骤三；

步骤二、采用A类型修正算法，对火星图像进行修正，计算真实火星中心在火星敏感器成像面M的投影；

步骤三、采用B类型修正算法，对火星图像进行修正；计算真实火星中心在火星敏感器成像面M的投影。

在上述的基于几何方法的火星导航敏感器图像形心精确修正方法，所述步骤一中，所述的火星图像具体为：

火星敏感器的成像面M为水平放置的平面；火星敏感器的焦点P设置在成像面M的竖直上方；O点为火星敏感器成像面M的中心；火星在火星敏感器成像面M的实际成像为椭圆L1；A和B分别为椭圆L1的长轴两个端点；椭圆L1的中心点为O₁点；

建立火星的假想成像椭圆L2；椭圆L2的一个长轴端点为A点，且椭圆L2的另一个长轴端点与BP交于C点；椭圆L2的中心点为O₃点；且PO₃连线垂直于椭圆L2所在平面；PO₃连线的延长线与椭圆L1相交于O₂点，即O₂点为真实火星中心在火星敏感器成像面M的投影；

以AB为底边，△ABP的高与成像面M交点为D点。

在上述的基于几何方法的火星导航敏感器图像形心精确修正方法，所述步骤一中，对火星图像进行判别的具体方法为：

当∠BAP为直角或锐角时，判断火星图像为A类图像；否则为B类图像。

在上述的基于几何方法的火星导航敏感器图像形心精确修正方法，所述步骤二中，采用A类型修正算法，计算真实火星中心在火星敏感器成像面M的投影点O₂的方法为：

S1、计算∠DPO₂的角度；

S2、根据∠DPO₂，求解O₂点的坐标，即获得真实火星中心在火星敏感器成像面M的投影。

在上述的基于几何方法的火星导航敏感器图像形心精确修正方法，所述步骤二的S1中，∠DPO₂的计算方法为：

∠DPO₂＝0.5*∠BPD-0.5*∠APD

式中，A点坐标、B点坐标和P点坐标均通过火星图像获得，得到△ABP的高与成像面M交点D点的坐标。

在上述的基于几何方法的火星导航敏感器图像形心精确修正方法，所述步骤二的S2中，求解O₂点的坐标的具体方法为：

已知△DPO₂为直角三角形、P点坐标和D点坐标；根据S1获得的∠DPO₂，根据直角三角形性质，获得O₂点坐标。

在上述的基于几何方法的火星导航敏感器图像形心精确修正方法，所述步骤三中，采用B类型修正算法，计算真实火星中心在火星敏感器成像面M的投影点O₂的方法为：

S1、计算∠DPO₂的角度；

S2、根据∠DPO₂，求解O₂点的坐标，即获得真实火星中心在火星敏感器成像面M的投影。

在上述的基于几何方法的火星导航敏感器图像形心精确修正方法，所述步骤三的S1中，∠DPO₂的计算方法为：

∠DPO₂＝0.5*∠BPD+0.5*∠APD

式中，A点坐标、B点坐标和P点坐标均通过火星图像获得，得到△ABP的高与成像面M交点D点的坐标。

在上述的基于几何方法的火星导航敏感器图像形心精确修正方法，所述步骤三的S2中，求解O₂点的坐标的具体方法为：

已知△DPO₂为直角三角形、P点坐标和D点坐标；根据S1获得的∠DPO₂，根据直角三角形性质，获得O₂点坐标。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明通过一种基于几何方法的火星导航敏感器图像形心精确修正方法，能够无差的找出火星中心在火星敏感器所拍摄的火星图像的等效投影；

(2)本发明步骤二A类型修正算法，适用于火星在导航敏感器像面的投影包含导航敏感器像面中心的情况，能够无差计算出火星中心在导航敏感器像面投影坐标；

(3)本发明采用步骤三B类型修正算法，适用于火星在导航敏感器像面的投影不包含导航敏感器像面中心的情况，能够无差的计算出火星中心在导航敏感器像面投影的坐标。

附图说明

图1为本发明形心修正流程图；

图2为本发明判断火星图像为A类型图像示意图；

图3为本发明判断火星图像为B类型图像示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步阐述。

本发明通过一种基于几何方法的火星导航敏感器图像形心精确修正方法，能够无差的找出火星中心在火星敏感器所拍摄的火星图像的等效投影。如图1所示，火星导航敏感器图像形心精确修正方法，修正算法开始后，首先判断图像的类型，如果图像符合修正A步骤中给出的特征，则后续按照步骤A给出的计算方法计算修正结果；如果图像不符合修正A步骤中给出的特征，则图像符合步骤B中给出的图像特征，则后续按照步骤B中给出的步骤计算修正结果。

具体包括如下步骤：

步骤一、对火星敏感器拍摄的火星图像进行判别，如图2所示，当火星图像为A类型图像时，进入步骤二，否则火星图像为B类型图像，如图3所示，进入步骤三；所述的火星图像具体为：

火星敏感器的成像面M为水平放置的平面；火星敏感器的焦点P设置在成像面M的竖直上方；O点为火星敏感器成像面M的中心；火星在火星敏感器成像面M的实际成像为椭圆L1；A和B分别为椭圆L1的长轴两个端点；椭圆L1的中心点为O₁点；

建立火星的假想成像椭圆L2；椭圆L2的一个长轴端点为A点，且椭圆L2的另一个长轴端点与BP交于C点；椭圆L2的中心点为O₃点；且PO₃连线垂直于椭圆L2所在平面；PO₃连线的延长线与椭圆L1相交于O₂点，即O₂点为真实火星中心在火星敏感器成像面M的投影；

以AB为底边，△ABP的高与成像面M交点为D点。

对火星图像进行判别的具体方法为：

当∠BAP为直角或锐角时，判断火星图像为A类图像；否则为B类图像。

步骤二、采用A类型修正算法，对火星图像进行修正，计算真实火星中心在火星敏感器成像面M的投影；采用A类型修正算法，计算真实火星中心在火星敏感器成像面M的投影点O₂的方法为：

S1、计算∠DPO₂的角度；∠DPO₂的计算方法为：

∠DPO₂＝0.5*∠BPD-0.5*∠APD

式中，A点坐标、B点坐标和P点坐标均通过火星图像获得，得到△ABP的高与成像面M交点D点的坐标。

S2、根据∠DPO₂，求解O₂点的坐标，即获得真实火星中心在火星敏感器成像面M的投影。求解O₂点的坐标的具体方法为：

已知△DPO₂为直角三角形、P点坐标和D点坐标；根据S1获得的∠DPO₂，根据直角三角形性质，获得O₂点坐标。

步骤三、采用B类型修正算法，对火星图像进行修正；计算真实火星中心在火星敏感器成像面M的投影。采用B类型修正算法，计算真实火星中心在火星敏感器成像面M的投影点O₂的方法为：

S1、计算∠DPO₂的角度；∠DPO₂的计算方法为：

∠DPO₂＝0.5*∠BPD+0.5*∠APD

式中，A点坐标、B点坐标和P点坐标均通过火星图像获得，得到△ABP的高与成像面M交点D点的坐标。

S2、根据∠DPO₂，求解O₂点的坐标，即获得真实火星中心在火星敏感器成像面M的投影。求解O₂点的坐标的具体方法为：

已知△DPO₂为直角三角形、P点坐标和D点坐标；根据S1获得的∠DPO₂，根据直角三角形性质，获得O₂点坐标。

本发明通过一种基于几何方法的火星导航敏感器图像形心精确修正方法，能够无差的找出火星中心在火星敏感器所拍摄的火星图像的等效投影；采用步骤二A类型修正算法，适用于火星在导航敏感器像面的投影包含导航敏感器像面中心的情况，能够无差计算出火星中心在导航敏感器像面投影坐标；采用步骤三B类型修正算法，适用于火星在导航敏感器像面的投影不包含导航敏感器像面中心的情况，能够无差的计算出火星中心在导航敏感器像面投影的坐标。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.基于几何方法的火星导航敏感器图像形心精确修正方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、对火星导航敏感器拍摄的火星图像进行判别，当火星图像为A类型图像时，进入步骤二，否则火星图像为B类型图像，进入步骤三；

所述步骤一中，所述的火星图像具体为：

火星导航敏感器的成像面M为水平放置的平面；火星导航敏感器的焦点P设置在成像面M的竖直上方；O点为火星导航敏感器成像面M的中心；火星在火星导航敏感器成像面M的实际成像为椭圆L1；A和B分别为椭圆L1的长轴两个端点；椭圆L1的中心点为O₁点；

建立火星的假想成像椭圆L2；椭圆L2的一个长轴端点为A点，且椭圆L2的另一个长轴端点与BP交于C点；椭圆L2的中心点为O₃点；且PO₃连线垂直于椭圆L2所在平面；PO₃连线的延长线与椭圆L1相交于O₂点，即O₂点为真实火星中心在火星导航敏感器成像面M的投影；

以AB为底边，△ABP的高与成像面M交点为D点；

对火星图像进行判别的具体方法为：

当∠BAP为直角或锐角时，判断火星图像为A类型图像；否则为B类型图像；

步骤二、采用A类型修正算法，对火星图像进行修正，计算真实火星中心在火星导航敏感器成像面M的投影；

步骤三、采用B类型修正算法，对火星图像进行修正，计算真实火星中心在火星导航敏感器成像面M的投影。

2.根据权利要求1所述的基于几何方法的火星导航敏感器图像形心精确修正方法，其特征在于：所述步骤二中，采用A类型修正算法，计算真实火星中心在火星导航敏感器成像面M的投影点O₂的方法为：

S1、计算∠DPO₂的角度；

S2、根据∠DPO₂，求解O₂点的坐标，即获得真实火星中心在火星导航敏感器成像面M的投影。

3.根据权利要求2所述的基于几何方法的火星导航敏感器图像形心精确修正方法，其特征在于：所述步骤二的S1中，∠DPO₂的计算方法为：

∠DPO₂＝0.5*∠BPD-0.5*∠APD

式中，A点坐标、B点坐标和P点坐标均通过火星图像获得，得到△ABP的高与成像面M交点D点的坐标。

4.根据权利要求3所述的基于几何方法的火星导航敏感器图像形心精确修正方法，其特征在于：所述步骤二的S2中，求解O₂点的坐标的具体方法为：

已知△DPO₂为直角三角形、P点坐标和D点坐标；根据S1获得的∠DPO₂，根据直角三角形性质，获得O₂点坐标。

5.根据权利要求4所述的基于几何方法的火星导航敏感器图像形心精确修正方法，其特征在于：所述步骤三中，采用B类型修正算法，计算真实火星中心在火星导航敏感器成像面M的投影点O₂的方法为：

S1、计算∠DPO₂的角度；

S2、根据∠DPO₂，求解O₂点的坐标，即获得真实火星中心在火星导航敏感器成像面M的投影。

6.根据权利要求5所述的基于几何方法的火星导航敏感器图像形心精确修正方法，其特征在于：所述步骤三的S1中，∠DPO₂的计算方法为：

∠DPO₂＝0.5*∠BPD+0.5*∠APD

式中，A点坐标、B点坐标和P点坐标均通过火星图像获得，得到△ABP的高与成像面M交点D点的坐标。

7.根据权利要求6所述的基于几何方法的火星导航敏感器图像形心精确修正方法，其特征在于：所述步骤三的S2中，求解O₂点的坐标的具体方法为：

已知△DPO₂为直角三角形、P点坐标和D点坐标；根据S1获得的∠DPO₂，根据直角三角形性质，获得O₂点坐标。

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