CN112200855B - 星敏感器多通道图像的星点质心提取方法及星敏感器 - Google Patents
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Abstract
本发明适用星敏感器图像处理技术领域,提供了一种星敏感器多通道图像的星点质心提取方法及星敏感器,该方法包括:对多通道图像中每一行每一个像素进行连通域的标记,确定每一个像素的标记值;根据各像素的所述标记值确定通道边界星点;根据所述通道边界星点各像素的位置确定通道边界星点的质心。对位于多通道边界的星点进行质心提取时,能将通道边界星点作为一个整体的星点进行提取,有效保证了通道边界星点质心提取的准确性。
Description
技术领域
本发明属于星敏感器图像处理技术领域,尤其涉及星敏感器多通道图像的星点质心提取方法及星敏感器。
背景技术
星敏感器是一种高精度的姿态敏感测量仪器,它通过探测天球上不同位置的恒星来确定载体姿态,是目前航天领域应用最广泛的姿态测量设备。星敏感器的信息处理过程包括星点质心提取、星图识别和姿态计算。其中,星点质心提取是将星点成像的位置信息准确有效的计算出来。随着科学技术的不断发展,近年来的星敏感器探测器具有大面阵、多通道、高帧频的特点。相比于单通道图像,多通道星敏感器探测器会同时输出多路图像数据,可以显著提升星点的提取效率。
然而,当星点目标出现在两个通道的边界处时,传统的质心提取算法会提取出两个星点目标,导致出现质心提取失败的现象。
发明内容
本发明的目的在于提供星敏感器多通道图像的星点质心提取方法及星敏感器,旨在解决由于现有技术无法准确提取出位于两个通道边界处的星点质心的技术问题。
第一方面,本发明提供了一种星敏感器多通道图像的星点质心提取方法,所述方法包括下述步骤:
对多通道图像中每一行每一个像素进行连通域的标记,确定每一个像素的标记值;
根据各像素的所述标记值确定通道边界星点;
根据所述通道边界星点各像素的位置确定通道边界星点的质心。
优选的,所述对多通道图像中每一行每一个像素进行连通域的标记,确定每一个像素的标记值的步骤,包括:
获取多通道图像中每一行每一个像素的像素灰度;
根据所述像素灰度对每一个像素进行连通域的标记。
优选的,所述根据所述像素灰度对每一个像素进行连通域的标记的步骤,包括:
判断当前像素的像素灰度是否大于预设灰度阈值;
若为是,则判断所述当前像素的左方像素的标记值为非零;
若为是,则将所述当前像素的标记值确定为所述左方像素的标记值。
优选的,若所述当前像素的左方像素的标记值为零,则判断所述当前像素的左方像素的标记值为非零的步骤之后,所述方法还包括:
判断所述当前像素的正上方像素的标记值是否为非零;
若为是,则将所述当前像素的标记值确定为所述正上方像素的标记值;若为否,则将所述当前像素的标记值确定为全新标记值。
优选的,所述根据各像素的所述标记值确定通道边界星点的步骤,包括:
根据通道中各行像素的先后顺序及标记值,依次确定目标星点的起始状态和终止状态;
根据所述起始状态和终止状态将所述目标星点确定为通道边界星点。
优选的,所述根据通道中各行像素的先后顺序及标记值,依次确定目标星点的起始状态和终止状态的步骤,包括:
按照通道中各行像素的先后顺序,查找起始行,所述起始行中当前通道最后一列像素的标记值不为0且下一通道第一列像素的标记值不为0;
将所述起始行确定为所述目标星点的起始状态;
从所述起始行开始,按照行的顺序依次确定查找有效像素个数为0的零行;
将所述零行的上一行确定为所述目标星点的终止状态。
优选的,所述根据所述起始状态和终止状态将所述目标星点确定为通道边界星点的步骤,包括:
获取所述起始状态和终止状态之间的非零像素;
将所述起始状态和终止状态之间非零像素连成的区域确定为通道边界星点。
优选的,所述根据所述通道边界星点各像素的位置确定通道边界星点的质心的步骤,包括:
获取所述通道边界星点各像素的像素灰度和位置坐标;
将所述像素灰度和所述位置坐标进行加权累加,计算所述通道边界星点的质心坐标。
第二方面,提供了一种星敏感器,包括:
处理器;以及
与所述处理器通信连接的存储器;其中,
所述存储器存储有可读性指令,所述可读性指令被所述处理器执行时实现如第一方面所述的方法。
第三方面,提供了一种计算机可读性存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序在被执行时实现如第一方面的方法。
本发明在进行星敏感器多通道图像的星点质心提取时,对多通道图像中每一行每一个像素进行连通域的标记,确定每一个像素的标记值;根据各像素的所述标记值确定通道边界星点;根据所述通道边界星点各像素的位置确定通道边界星点的质心,对位于多通道边界的星点进行质心提取时,能将通道边界星点作为一个整体的星点进行提取,有效保证了通道边界星点质心提取的准确性。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的星敏感器多通道图像的星点质心提取方法的实现流程图。
图2是本发明实施例一中对像素进行连通域标记的示意图。
图3是根据一示例性实施例示出的通道边界星点的示意图。
图4是本发明实施例一中提取通道边界星点的原理示意图。
图5是本发明实施例二提供的星敏感器100的结构框图。
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仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述:
实施例一:
图1示出了本发明实施例一提供的星敏感器多通道图像的星点质心提取方法的实现流程,为了便于说明,仅示出了与本发明实施例相关的部分,详述如下:
步骤S110中,对多通道图像中每一行每一个像素进行连通域的标记,确定每一个像素的标记值。
本发明实施例适用于星敏感器等,这些星敏感器中设置处理器,以对多通道图像的星点进行质心提取,并能准确提取出位于两个通道边界处的星点质心。
在对像素进行连通域标记时,采用的是像素的像素灰度。
星敏感器的多通道CMOS传感器以电子卷帘模式逐行同时输出多路图像数据,可对每个通道的图像数据独立进行连通域标记。
例如,如图2所示,按照像素时钟逐个判断像素的像素灰度是否大于阈值T,如果大于阈值T,则判断当前像素的左边像素标记是否大于0,如果是,则将当前像素的标记值确定为左边像素标记值,否则判断当前像素的正上方像素标记是否大于0,如是,则将当前像素标记记为正上方像素标记值,否则将当前像素标记值确定为全新标记值。每处理完一个像素的标记值后,将此标记值顺序存入FIFO(First Input First Output)存储器中,供下一行数据处理时使用。
可选的,阈值T的计算方法,其计算公式如下:
T=v+aσ
式中,v为星图灰度平均值,a尺度因子,σ为星图标准差。根据正态分布的性质以及参考试验结果a取3。
步骤S120中,根据各像素的标记值确定通道边界星点。
通道边界星点是跨越两个通道、位于两个通道边界的星点。图3是根据一示例性实施例示出的通道边界星点的示意图。
通常的,传统的星点提取方法将通道边界星点处理成2个星点,造成星点质心提取失败,与实际不符。
在根据各像素的标记值确定通道边界星点时,根据通道中各行像素的先后顺序及标记值,依次确定目标星点的起始状态和终止状态,然后根据起始状态和终止状态将目标星点确定为通道边界星点。
具体的,在根据通道中各行像素的先时后顺序及标记值依次确定目标星点的起始状态和终止状态时,按照通道中各行像素的先后顺序,查找起始行,起始行中当前通道最后一列像素的标记值不为0且下一通道第一列像素的标记值不为0,并将起始行确定为目标星点的起始状态;然后从起始行开始,按照行的顺序依次确定查找有效像素个数为0的零行,并将零行的上一行确定为目标星点的终止状态。
具体的,在根据起始状态和终止状态将目标星点确定为通道边界星点时,获取起始状态和终止状态之间的非零像素,然后将起始状态和终止状态之间非零像素连成的区域确定为通道边界星点。
例如,获取边界目标进入合并处理机制的起始状态,判断依据是:当前通道最后一列目标的标记值不为0且下一通道第一列目标的标记值不为0;如图4所示,当前通道的标记以阿拉伯数字为例,下一通道的标记以大写数字为例。第二行时出现合并处理机制的起始状态,此时记录下一通道第一列的标记值“一”,供后续目标信息合并使用。从当前行开始,统计当前通道每一行的有效像素L,其统计依据是:边界目标在每一行占有的有效像素总数。如图所示,第二行的L为1,第三行的L为2。当L不为0时,合并处理机制维持在保持状态。此步骤中描述的目标信息DS为:
DS={DL,DC,DN}
式中,DL为目标有效灰度与有效像素行坐标乘积的累加和,DC为目标有效灰度与有效像素列坐标乘积的累加和,DN为目标有效灰度值累加和,Di为像素灰度值,Li为行坐标,Ci为列坐标,n为目标有效像素总数,i为目标的第i个有效像素。
又例如,获取边界目标结束合并处理机制的终止状态,判断依据是:当前通道边界目标的当前行的有效像素L为0;如图4所示,在第7行时当前通道的有效像素L为0,合并处理机制进入终止状态。
步骤S130中,根据通道边界星点各像素的位置确定通道边界星点的质心。
具体的,获取通道边界星点各像素的像素灰度和位置坐标;再将像素灰度和位置坐标进行加权累加,计算通道边界星点的质心坐标。
质心坐标包括横坐标和纵坐标。
例如,如图4所示,当出现终止状态时,在此行的消隐期读取标记3所在存储器地址的目标信息;然后读取下一通道已经记录的标记值“一”所在存储器地址的目标信息,将两个目标信息进行求和后存入下一通道标记值“一”所在存储器地址内;最后将当前通道标记3所在存储器地址的目标信息清空。此边界目标的质心采用质心计算方法得到,其公式如下:
实施例二:
图5示出了本发明实施例二提供的星敏感器100的结构框图,为了便于说明,仅示出了与本发明实施例相关的部分。
参考图5,星敏感器100可以包括以下一个或者多个组件:处理组件101,存储器102,电源组件103,多媒体组件104,音频组件105,传感器组件107以及通信组件108。其中,上述组件并不全是必须的,星敏感器100可以根据自身功能需求增加其他组件或减少某些组件,本实施例不作限定。
处理组件101通常控制星敏感器100的整体操作,诸如与显示、电话呼叫、数据通信、相机操作以及记录操作相关联的操作等。处理组件101可以包括一个或多个处理器109来执行指令,以完成上述操作的全部或部分步骤。此外,处理组件101可以包括一个或多个模块,便于处理组件101和其他组件之间的交互。例如,处理组件101可以包括多媒体模块,以方便多媒体组件104和处理组件101之间的交互。
存储器102被配置为存储各种类型的数据以支持在星敏感器100的操作。这些数据的示例包括用于在星敏感器100上操作的任何应用程序或方法的指令。存储器102可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现,如SRAM(Static RandomAccess Memory,静态随机存取存储器),EEPROM(Electrically Erasable ProgrammableRead-Only Memory,电可擦除可编程只读存储器),EPROM(Erasable Programmable ReadOnly Memory,可擦除可编程只读存储器),PROM(Programmable Read-Only Memory,可编程只读存储器),ROM(Read-Only Memory,只读存储器),磁存储器,快闪存储器,磁盘或光盘。存储器102中还存储有一个或多个模块,该一个或多个模块被配置成由该一个或多个处理器109执行,以完成以下任一所示方法中的全部或者部分步骤。
电源组件103为星敏感器100的各种组件提供电力。电源组件103可以包括电源管理系统,一个或多个电源,及其他与为星敏感器100生成、管理和分配电力相关联的组件。
多媒体组件104包括在所述星敏感器100和用户之间的提供一个输出接口的屏幕。在一些实施例中,屏幕可以包括LCD(Liquid Crystal Display,液晶显示器)和TP(TouchPanel,触摸面板)。如果屏幕包括触摸面板,屏幕可以被实现为触摸屏,以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。所述触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界,而且还检测与所述触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。
音频组件105被配置为输出和/或输入音频信号。例如,音频组件105包括一个麦克风,当星敏感器100处于操作模式,如呼叫模式、记录模式和语音识别模式时,麦克风被配置为接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器102或经由通信组件108发送。在一些实施例中,音频组件105还包括一个扬声器,用于输出音频信号。
传感器组件107包括一个或多个传感器,用于为星敏感器100提供各个方面的状态评估。例如,传感器组件107可以检测到星敏感器100的打开/关闭状态,组件的相对定位,传感器组件107还可以检测星敏感器100或星敏感器100一个组件的坐标改变以及星敏感器100的温度变化。在一些实施例中,该传感器组件107还可以包括磁传感器,压力传感器或温度传感器。
通信组件108被配置为便于星敏感器100和其他设备之间有线或无线方式的通信。星敏感器100可以接入基于通信标准的无线网络,如WiFi(Wireless-Fidelity,无线网络),2G或3G,或它们的组合。在一个示例性实施例中,通信组件108经由广播信道接收来自外部广播管理系统的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中,所述通信组件108还包括NFC(Near Field Communication,近场通信)模块,以促进短程通信。例如,在NFC模块可基于RFID(Radio Frequency Identification,射频识别)技术,IrDA(Infrared DataAssociation,红外数据协会)技术,UWB(Ultra-Wideband,超宽带)技术,BT(Bluetooth,蓝牙)技术和其他技术来实现。
在示例性实施例中,星敏感器100可以被一个或多个ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit,应用专用集成电路)、DSP(Digital Signal Processing,数字信号处理器)、PLD(Programmable Logic Device,可编程逻辑器件)、FPGA(Field-ProgrammableGate Array,现场可编程门阵列)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现,用于执行上述方法。
该实施例中的服务器中处理器执行操作的具体方式已在有关该星敏感器多通道图像的星点质心提取方法的实施例中进行详细描述,此处将不再做详细阐述说明。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
可选的,在一示例性实施例中,示出了一种计算机可读性存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序在被执行时实现如实施例一中所述的方法。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种星敏感器多通道图像的星点质心提取方法,其特征在于,所述方法包括下述步骤:
对多通道图像中每一行每一个像素进行连通域的标记,确定每一个像素的标记值;
根据各像素的所述标记值确定通道边界星点;
根据所述通道边界星点各像素的位置确定通道边界星点的质心;
所述对多通道图像中每一行每一个像素进行连通域的标记,确定每一个像素的标记值的步骤,包括:
获取多通道图像中每一行每一个像素的像素灰度;判断当前像素的像素灰度是否大于预设灰度阙值;如果大于阙值,则判断当前像素的左边像素标记是否大于0,如果是,则将当前像素的标记值确定为左边像素标记值,否则判断当前像素的正上方像素标记是否大于0,如是,则将当前像素标记记为正上方像素标记值,否则将当前像素标记值确定为全新标记值;
所述根据各像素的所述标记值确定通道边界星点的步骤,包括:
按照通道中各行像素的先后顺序,查找起始行,所述起始行中当前通道最后一列像素的标记值不为0且下一通道第一列像素的标记值不为0;将所述起始行确定为目标星点的起始状态;从所述起始行开始,按照行的顺序依次确定查找有效像素个数为0的零行;将所述零行的上一行确定为所述目标星点的终止状态;获取所述起始状态和终止状态之间的非零像素;将所述起始状态和终止状态之间非零像素连成的区域确定为通道边界星点。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述对多通道图像中每一行每一个像素进行连通域的标记,确定每一个像素的标记值的步骤,包括:
根据所述像素灰度对每一个像素进行连通域的标记。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述通道边界星点各像素的位置确定通道边界星点的质心的步骤,包括:
获取所述通道边界星点各像素的像素灰度和位置坐标;
将所述像素灰度和所述位置坐标进行加权累加,计算所述通道边界星点的质心坐标。
4.一种星敏感器,其特征在于,所述星敏感器包括:
处理器;以及
与所述处理器通信连接的存储器;其中,
所述存储器存储有可读性指令,所述可读性指令被所述处理器执行时实现如权利要求1-3任一项所述的方法。
5.一种计算机可读性存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序在被执行时实现如权利要求1-3任一项所述的方法。
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