WO2015100738A1

WO2015100738A1 - 一种自动天文观测系统及观测方法

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Publication number: WO2015100738A1
Application number: PCT/CN2014/070132
Authority: WO
Inventors: 陈加志; 胡丹峰
Original assignee: 陈加志
Priority date: 2014-01-04
Filing date: 2014-01-04
Publication date: 2015-07-09
Also published as: CN107850769B; US20160337574A1; GB2536600A; US9739996B2; GB2536600B; DE112014006097B4; DE112014006097T5; GB201613097D0; CN107850769A; CA2935778A1; CA2935778C

Abstract

一种自动天文观测系统，包括天文望远镜（1）、驱动天文望远镜（1）的寻星伺服电机（2）、控制装置（4），其特征在于：与天文望远镜（1）的镜头调节机构连接设有调焦伺服电机（3），天文望远镜（1）上设有用于获取星空影像的CMOS传感器（5），控制装置（4）包括控制芯片、陀螺仪、存储器和WIFI通信接口，控制芯片与CMOS传感器（5）、陀螺仪、存储器和WIFI通信接口电连接，与控制装置（4）配合，设有带有WIFI通信接口的手持设备，在控制装置（4）中或者手持设备上设有GPS模块。还包括一种自动天文观测方法。采用该系统及观测方法进行自动寻星、自动对焦和图片存储，实现自动天文观测，可完成无需校准的自动寻星过程，能够自适应地实现快速自动对焦，满足对于天体图像的观测、保存及分享的需求。

Description

发明名称：一种自动天文观测系统及观测方法

技术领域

本发明涉及一种天文观测系统，具体涉及一种具备自动寻星、自动对焦和图像存储功能的天文观测系统，以及使用该系统实现的天文观测方法。

背景技术

目前天文爱好者在进行天文观测时一般过程可以分为以下几种：（ 1 ) 查天文历书、星图等确定星体位置；不断调整天文望远镜，寻找欲观测天体，定位天体后架设摄影器材进行拍摄。整个观测过程中存在诸多不便，如天体在天空中不断运动，每次观测之前必须查阅相关资料确定天体位置，然而星历表厚重而不直观，简易星图由于天体运动的因素必须在指定时间进行观测；望远镜手工调整非常繁琐；拍摄不便。（2 ) 通过导星软件和电动赤道仪实现对星体进行自动追踪，这种方法需要首先对天文望远镜的位置进行标定，导星过程的操作较为繁琐，人机交互界面不友好，需要较多的天文背景知识才能完成。

以上所述的方法都需要进行人工手动调焦以获得良好的观测效果，在进行天体追踪或在需要长时间曝光拍摄时的操作麻烦，对于初学者来说是一个较高的门槛，不利于天文观测的推广。同时，如果拍摄观测的天体照片则需要使用专用的接口将相机连接到目镜，不便于即时的查看及网络分享。

现有技术中，中国发明专利申请 CN 1808207A公开了一种便携式天文望远镜自动寻星控制装置，采用微处理器等构成的主控制器、赤道仪驱动控制器、 GPS 以及直流电机等控制望远镜指向和跟踪目标天体。该装置结构复杂，主控制器从 FLASH中获取星体的存储数据，结合 GPS获得的时间地理位置信息，对天体进行周年视差计算、太阳视差计算、光行差计算、进动计算、章动计算、大气折射计算，控制过程复杂，并且，该装置不能实现自动对焦和天体图片的拍摄。

中国发明专利 CN101017240A公开了天文望远镜视频 CCD 自动导星方法，提出了采用 CCD 进行望远镜自动导星。但该方案中，计算机通过视频捕捉卡得到视频图像，即，天文望远镜通过有线方式与计算机连接，通常用于天文台等固定场合，不适合于天文爱好者在移动场合使用。同时，该方法也没有给出自动对焦方法。

为便于移动和控制，中国实用新型专利 CN202334667U公开了一种基于 Android 手机控制的天文望远镜自动寻星与跟踪装置，利用 Android 手机在触控界面上选择要观测的天体，通过 WiFi 无线连接将一组参数传动到主控模块，主控模块经驱动模块控制伺服电机转动望远镜实现自动寻星与跟踪功能。虽然该装置实现了无线控制，便于携带使用，但是，该装置没有实现自动对焦，也没有实现对星体图片进行拍摄，如果采用通常的方式经 WiFi 无线连接传输图像，自动寻星和自动对焦所需传输的图像数据量较大，难以实现对焦时的实时图像传输和检测控制。

另外，现有技术中缺少适用于便携式天文观测系统的自动对焦方法。由于天文观测时星体距离遥远，其对焦方法与常规拍摄的对焦方法不同。在《天文研究与技术》 2008年第 3期公开的文献 "一种基于图像清晰度评价的天文望远镜自动调焦系统" 中，提出了一种基于图像清晰度评价的天文望远镜自动调焦方法，但该方法只适用于恒星对焦，只采用了近圆度和星体大小作为对焦依据，对于调焦函数和这两者的关系未做阐述即没有给出调焦函数的具体计算方式，且该方法在进行焦距搜索时易陷于局部最大值而未找到全局最优值。

因此，需要提供新的自动天文观测系统，以适应天文爱好者的观测需求。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种自动天文观测系统，以实现对天体的自动对焦和拍摄，并通过无线方式实现控制。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种自动天文观测系统，包括天文望远镜、驱动天文望远镜的寻星伺服电机、控制装置，与天文望远镜的镜头调节机构连接设有调焦伺服电机，所述天文望远镜上设有用于获取星空影像的 CMOS传感器，所述控制装置包括控制芯片、陀螺仪、存储器和 WIFI通信接口，所述控制芯片分别与 CMOS传感器、陀螺仪、存储器和 WIFI通信接口电连接，与所述控制装置配合，设有带有 WIFI通信接口的手持设备，在所述控制装置中或者手持设备上设有 GPS模块。上述技术方案中，所述控制芯片为现场可编程门阵列（FPGA )。

一种自动天文观测方法，采用上述自动天文观测系统实现，包括自动寻星、自动对焦和图片存储步骤；

所述自动寻星步骤包括：

通过 GPS 模块获得当前位置的地理坐标和时间信息，由手持设备查询获得当前的星空图；手持设备发送欲观测星体的星图信息至控制装置；控制装置获取陀螺仪信息确定镜筒倾角；控制装置根据镜筒当前位置与指向欲观测星体的位置的偏差，控制寻星伺服电机动作，调节镜筒的水平方向位置和俯仰角，实现自动寻星；

所述自动对焦步骤包括：

控制装置控制 CMOS 图像传感器，获取图像信号；图像信号经 WIFI通信接口传输至手持设备；手持设备对图像进行处理，对于太阳系内的行星星体，以图像的高频分量信息的极大值为对焦目标，对于太阳系外的星体，以出现最大对比度为对焦目标，手持设备经 WIFI通信接口发送调焦信息至控制装置，控制调焦伺服电机动作，实现自动对焦。

上述技术方案中，对于太阳系内的行星星体，自动对焦的方法是：

( 1 )获取拍摄的图片，以 P(iJ) 表示图片中点（i,j ) 的灰度值，其中 i是 l〜m的整数， j是 l〜n的整数， m和 n分别为图片的横向和纵向像素个数；

(2)对该图片进行基于最小均方算法（LMS ) 的自适应低通滤波，获得滤除了高频分量之后的图片 (i，j) ; 算法根据图片的统计特性自动调整滤波器的参数，达到最佳滤波效果；

(3)分别计算滤波前图片的能量

和滤波后图片的能量 i=l ;=1

(4)计算滤波后图片的能量损失 ¾ = _p - ¾，当取到最大值时对焦完成。由于在焦距的调节过程中，上述的具有单峰性，为了快速地搜索到最佳焦距，优选的调焦方法是：

①设焦距步长变化值；，最大焦距步长变化值 ^_χ，最小焦距步长变化值 F_mn，即若每次焦距步长变化值调整后若；〉 F_max，则令 =F_max；若每次焦距步长变化值调整后若 < _η，则令 ^= _{η ;} 焦距步长变化值的每次调整为 (该值由机械特性决定其最小值，通过软件可以进行设置）；

②设焦距步长变化值 F_c = F

③将焦距调节电机逆时针旋转至极限位置，获取当前位置图像并计算滤波后的能量损失，记为；

④顺时针旋转焦距调节电机使得焦距变化；，获取当前位置图像并计算滤波后的能量损失，记为 E_n;

⑤顺时针旋转焦距调节电机使得焦距变化；，获取当前位置图像并计算滤波后的能量损失，记为 E_n;

⑥若 E_n <E_n<E_n，表明该调节方向使得图像更加清晰，若此时 E_n -E_n <E_n-E_l2 ，则调整 F_C=F_C+AF ，即增加焦距步长变化值；若 E_l2-E_n>E_n-E_l2, 则调整^ =^- A ，及减少焦距步长变化值；令 E_n = E_l2 E_n=E_n, 并重复步骤⑤；若 W E_n 表明该调节方向使得图像更加模糊，初始焦距步长变化值设置较大，调整 = -^，重复步骤③〜⑤，若此时二 ^皿则将焦距调节电机逆时针旋转至极限位置，此位置即为对焦最佳位置；若 £₁₃<£₁₂>£_n，表明对焦的位置在 £_η对应的位置附近，此时设 = _η；

⑦ 逆时针旋转焦距调节电机使得焦距变化；，获取当前位置图像并计算滤波后的能量损失，记为^

⑧ 若 E,_{m >}E, 则令重复步骤⑦；若 E,_m<E_n 则顺时针旋转焦距调节电机使得焦距变化；，该位置即为对焦最佳位置。上述技术方案中，对于太阳系外的星体，自动对焦的方法是：

(1)获取拍摄的图片 P(i,j)，其中 i是 l〜m的整数， j是 l〜n的整数， m 和 n分别为图片的横向和纵向像素个数， P表示图片中点（i,j) 的灰度值；

(2) 计算图像灰度概率密度函数 G(r)，即灰度为 r 的像素个数与图像总像素个数之比；

(3) 计算其对比度

(4)根据 C的值调节对焦伺服电机，当 C取到最大值时对焦完成。由于在焦距的调节过程中，上述的 C具有单峰性，为了快速地搜索到最佳焦距，优选的技术方案，调焦方法是：

②设焦距步长变化值 F_c = F

③将焦距调节电机逆时针旋转至极限位置，获取当前位置图像并计算其对比度，记为 C_{1 ;}

④顺时针旋转焦距调节电机使得焦距变化；，获取当前位置图像并计算其对比度，记为 C_2;

⑤再次顺时针旋转焦距调节电机使得焦距变化 _Jp；，获取当前位置图像并计算其对比度，记为 C_{3 ;}

⑥若 ς <C₂ <C₃，表明该调节方向使得图像更加清晰，若此时 C₂-C,<C -C₂,则调整^ = ^ + A ，即增加焦距步长变化值；若 c₂ -ς > c₃ -c₂，则调整^ =^-Δ^，令 C, =C₂， C₂=C₃, 并重复步骤⑤；若 C₂<C₂< ，表明该调节方向使得图像更加模糊，初始焦距步长变化值设置较大，调整

F_C=F_C-AF, 重复步骤③〜⑤，若此时 =^皿则将焦距调节电机逆时针旋转至极限位置，此位置即为对焦最佳位置；若 ς< ₂〉ς，表明对焦的位置在 c₂ 对应的位置附近，此时设 =^_η;

⑦ 逆时针旋转焦距调节电机使得焦距变化；，获取当前位置图像并计算其对比度，记为 c_m;

⑧ 若 c_m〉c₃，则令 c₃=c_m，重复步骤⑦；若 c_m<c₃，则顺时针旋转焦距调节电机使得焦距变化；，该位置即为对焦最佳位置。上述技术方案中，在进行自动对焦时，通过 WIFI通信接口传输图像的方法是，对图像进行压缩，以 P(iJ) 表示图片中点（i,j) 的灰度值，其中 i 是 l〜m的整数， j是 l〜n的整数， m和 n分别为图片的横向和纵向像素个数，当 i,j 同时为奇数时，令 P(i,j)=[P(i,j)+P(i+l,j)+P(i,j + l)+P(i+l,j + l)]/4，用灰度平均值作为相邻的四个像素的灰度值，对压缩后的图像进行传输；在完成对焦后进行图片存储时，通过 WIFI通信接口传输未压缩的图像。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1. 本发明根据从陀螺仪和 GPS 中获取的当前位置、时间和镜筒角度信息，可完成无需校准的自动寻星过程，即可自动指向预定观测的星体；

2. 本发明基于图像处理实现了天文望远镜的自动对焦，其中，根据选择观测星体的不同采用不同的对焦方法，对于太阳系内的星体以观测星体的清晰细节为评价目标，对于太阳系外的星体以观测星云概貌为评价目标，因而能够自适应地实现快速自动对焦；

3. 本发明采用无线连接的手持设备进行控制，在对焦过程中采用像素绑定技术传输容量较小的图片，以快速完成对焦的过程；在对焦完毕后，根据需求采集和传输具有更多像素的图片，以满足对于天体图像的观测、保存及分享的需求。

附图说明

图 1是实施例一中的硬件示意框图；

图 2 是实施例中望远镜系统的结构示意图。

其中： 1、天文望远镜； 2、寻星伺服电机； 3、调焦伺服电机； 4、控制装置； 5、 CMOS传感器。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例一：参见图 1和图 2所示，一种自动天文观测系统，由望远镜系统和手持设备构成，所述望远镜系统包括天文望远镜 1、驱动天文望远镜的寻星伺服电机 2、与天文望远镜的镜头调节机构连接的调焦伺服电机 3和控制装置 4，所述天文望远镜 1上设有用于获取星空影像的 CMO S传感器 5，所述控制装置 4 包括现场可编程门阵列（FPGA )、陀螺仪、存储器、 WIFI 通信接口和 GPS模块，所述控制芯片分别与 CMOS传感器、陀螺仪、存储器、 WIFI通信接口和 GPS模块电连接；所述手持设备带有 WIFI通信接口，手持设备和控制装置间经 WIFI通信接口实现通信。

本实施例中的手持设备，可以是具有 WIFI通信接口的支持 Android/IOS 等系统的平板电脑或智能手机，在其上运行软件，完成当前星空图的显示、观测星体的选择、星体拍摄图片的显示、图片的网上分享、天文知识介绍、与望远镜端数据双向传输等功能；天文望远镜可以采用施密特 -卡塞格林式天文望远镜；天文望远镜的寻星机构可以由带编码器的双轴直流伺服电机和电控赤道仪构成。

通过软件设置，系统可实现如下功能：打开手持智能设备上的软件，根据 GPS获取的当前位置及时间信息显示目前可观测的星空图，通过点选或查询方式指定希望观测的星体并通过 WIFI传输给天文望远镜控制装置，控制装置根据从 GPS模块和陀螺仪模块获取的信息调节直流伺服电机，使得望远镜自动跟踪选择的目标，同时根据观测模式的设定采用基于图像处理的方法进行自动对焦直至可观测到清晰的星体图像，在此过程中 CMOS传感器不断采集星体图像并通过 WIFI模块传输给手持智能设备进行显示，完成对焦后可进行图片的存储、后期处理、网络分享等功能。

为实现上述功能，采用如下技术：

1、基于图像处理的自动对焦技术

根据选择观测星体的不同采用不同的对焦算法：

( 1 )太阳系内的行星星体观测

太阳系内的行星可以通过天文望远镜看到较大的星体，此时的观测以星体的清晰细节为目标。根据图像处理的知识可知，当拍摄到的图像越清晰时其具有的高频分量信息则越丰富，可以据此调节对焦电机的旋转，使得清晰度达到极大值。具体实现的步骤如下： a)获取拍摄的图片 ^P(i，j)，其中表示图片某一点的灰度值； b)对该图片进行基于最小均方算法（LMS ) 的自适应低通滤波，获得滤除了高频分量之后的图片 (i，j) ; c)分别计算滤波前图片的能量 ^ 和滤波后图片的能量 i=l ;=1 d)计算滤波后图片的能量损失 = ^_ ¾，由于图片越清晰时经过滤波损失的能量越大，所以当取到最大值时认为对焦完成. 由于在焦距的调节过程中，上述的具有单峰性，为了快速的搜索到最佳焦距，采用如下方法：

a) 设焦距步长变化值；，最大焦距步长变化值 ^_χ，最小焦距步长变化值 F_mn，即若每次焦距步长变化值调整后若；〉 F_max，则令^ = F_max；若每次焦距步长变化值调整后若 <^_η，则令 =^_{η ;} 焦距步长变化值的每次调整为 (该值由机械特性决定其最小值，通过软件可以进行设置）；

b) 设焦距步长变化值 = F_n C) 将焦距调节电机逆时针旋转至极限位置，获取当前位置图像并计算滤波后的能量损失，记为； d) 顺时针旋转焦距调节电机使得焦距变化；，获取当前位置图像并计算滤波后的能量损失，记为^ e) 顺时针旋转焦距调节电机使得焦距变化；，获取当前位置图像并计算滤波后的能量损失，记为^ f) 若 E_n <E_n<E_n，表明该调节方向使得图像更加清晰，若此时 E_l2-E_n<E_n-E_l2, 则调整 ^ =^+A ，即增加焦距步长变化值；若 E_l2-E_n>E_n-E_l2 , 则调整 ^ =^- A ，及减少焦距步长变化值；令 E_n =E_n, E_n=E_n, 并重复步骤⑤；若 E_n<E_n<E_n，表明该调节方向使得图像更加模糊，初始焦距步长变化值设置较大，调整 F_C=F_C-AF, 重复步骤③〜⑤，若此时 =^皿则将焦距调节电机逆时针旋转至极限位置，此位置即为对焦最佳位置；若 E_n<E_{n >}E_n, 表明对焦的位置在 ₂对应的位置附近，此时设 = F_mn； g) 逆时针旋转焦距调节电机使得焦距变化；，获取当前位置图像并计算滤波后的能量损失，记为^ h) 若则令 ^，重复步骤 g; 若 Ei_m< ，则顺时针旋转焦距调节电机使得焦距变化；，该位置及为对焦最佳位置。当对焦完成后，拍摄相应星体图片并发送至手持设备端进行存储。

(2)太阳系外的星体

此时的观测以星云概貌为主，以出现最大对比度为对焦目标，具体实现的过程如下： a)获取拍摄的图片 ^P(i，j)，其中表示图片某一点的灰度值； b) 计算其对比度，

c)当 C越大时图像越清晰，所以当 C取到最大值时认为对焦完成；由于在焦距的调节过程中，上述的 C具有单峰性，为了快速的搜索到最佳焦距，采用如下方法：

a) 设焦距步长变化值；，最大焦距步长变化值 ^_χ，最小焦距步长变化值 F_mn，即若每次焦距步长变化值调整后若；〉 F_max，则令^ =F_max；若每次焦距步长变化值调整后若 <^_η，则令 =^_η; 焦距步长变化值的每次调整为 (该值由机械特性决定其最小值，通过软件可以进行设置）；

b) 设焦距步长变化值 = ^皿；

c) 将焦距调节电机逆时针旋转至极限位置，获取当前位置图像并计算其对比度，记为 C_{1 ;} d) 顺时针旋转焦距调节电机使得焦距变化；，获取当前位置图像并计算其对比度，记为 C_{2 ;} e) 再次顺时针旋转焦距调节电机使得焦距变化 ^；，获取当前位置图像并计算其对比度，记为 C_{3 ;} 若 ς <c₂ <c₃，表明该调节方向使得图像更加清晰，若此时

C₂-C, < C₃ -C₂，则调整 F_C=F_C+AF，即增加焦距步长变化值；若 C₂- >C₃-C₂, 则调整^ =^-Δ^，令 C, =C₂， C₂ =C₃, 并重复步骤 e; 若 ₂<ί7₂<ς，表明该调节方向使得图像更加模糊，初始焦距步长变化值设置较大，调整 = -^，重复步骤 c~e，若此时 =^皿则将焦距调节电机逆时针旋转至极限位置，此位置即为对焦最佳位置；若 ς< ₂〉ς，表明对焦的位置在 c₂对应的位置附近，此时设 =^_η; g) 逆时针旋转焦距调节电机使得焦距变化；，获取当前位置图像并计算其对比度，记为 c_m; h) 若 C_m〉C₃，则令 C₃=C_m，重复步骤 g; 若 C_m<C₃，则顺时针旋转焦距调节电机使得焦距变化^?；，该位置及为对焦最佳位置；当对焦完成后，拍摄相应星体图片并发送至手持设备端进行存储。

2、手持智能设备与天文望远镜控制器间图像传输技术

手持智能设备与天文望远镜控制器间采用 WIFI进行图像数据的传输。在对焦过程中为了提高交互速度，无需将拍摄的图片进行完整传输，故采用像素绑定技术传输容量较小的图片，以快速完成对焦的过程；在对焦完毕后，根据需求采集和传输具有更多像素的图片，以满足对于天体图像的观测、保存及分享的需求。在这里想突出的是在望远镜进行对焦时不同的状态下传输数据量大小的选择，使得既能满足对焦的快速性又能在对焦完成后传输高质量的图片满足使用者保存的需求。其基本过程如下：设 CMOS/CCD 的全尺寸像素为，在对焦未完成时，将相邻的四个像素的灰度值进行平均作为该点的灰度值传输，如下表所示：

计算 P(i,j)=[P(i,j)+P(i+l,j)+P(i,j + l)+P(i+l,j + l)]/4，此时传输的总像素数为 ^/4，大大降低了在对焦过程中传输的数据量。该技术在天文望远镜的图像传输中未见有专利或文献描述。

3、无需校准的自动寻星技术

根据从陀螺仪和 GPS 中获取的当前位置、时间和镜头角度信息，该系统可完成无需校准的自动寻星过程，即可自动指向预定观测的星体。该技术依赖于通过 GPS模块获取当前的地理坐标信息和时间信息，从而可以通过查询得出当前观测点下的星空图，即确定使用者目前可以观测的星体。手持设备获取这些信息后可以在屏幕上显示出相应的星空图，当使用者选取需要观测的星体后，该信息通过 WIFI传输到望远镜的控制模块中。通过陀螺仪模块可以获取当前望远镜镜筒的倾角数据，即当前望远镜指向星空图中的位置，通过计算与待观测星体位置的偏差控制望远镜的镜筒进行调节，其中包括水平方向的旋转和俯仰角的调节，当此偏差小于设定的阈值后即完成了自动寻星。

通过采用上述技术，本实施例实现了天文望远镜的自动寻星、自动对焦和无线操作。

Claims

1 . 一种自动天文观测系统，包括天文望远镜、驱动天文望远镜的寻星伺服电机、控制装置，其特征在于：与天文望远镜的镜头调节机构连接设有调焦伺服电机，所述天文望远镜上设有用于获取星空影像的 CMOS传感器，所述控制装置包括控制芯片、陀螺仪、存储器和 WIFI通信接口，所述控制芯片分别与 CMOS传感器、陀螺仪、存储器和 WIFI通信接口电连接，与所述控制装置配合，设有带有 WIFI通信接口的手持设备，在所述控制装置中或者手持设备上设有 GPS模块。

2. 根据权利要求 1 所述的自动天文观测系统，其特征在于：所述控制芯片为现场可编程门阵列。

3. 一种自动天文观测方法，其特征在于：采用权利要求 1 所述自动天文观测系统实现，包括自动寻星、自动对焦和图片存储步骤；

所述自动寻星步骤包括：

所述自动对焦步骤包括：

4. 根据权利要求 3所述的自动天文观测方法，其特征在于：对于太阳系内的行星星体，自动对焦的方法是-

(2)对该图片进行基于最小均方算法（LMS ) 的自适应低通滤波，获得滤除了高频分量之后的图片 (i，j) ; 3)分别计算滤波前图片的能量 ^ 和滤波后图片的能量

(4)计算滤波后图片的能量损失 ¾= _p- ¾，当取到最大值时对焦完成。

5. 根据权利要求 4所述的自动天文观测方法，其特征在于，调焦方法是-

①设焦距步长变化值；，最大焦距步长变化值 ^_χ，最小焦距步长变化值 F_mn，即若每次焦距步长变化值调整后若；〉 F_max，则令 =F_max；若每次焦距步长变化值调整后若 < _η，则令 ^= _{η ;} 焦距步长变化值的每次调整为 A ;

②设焦距步长变化值 F_c = F

⑥若 E_n <E_n<E_n，表明该调节方向使得图像更加清晰，若此时 E_n -E_n <E_n-E_l2 ，则调整 F_C=F_C+AF ，即增加焦距步长变化值；若 E_l2-E_n>E_n-E_l2, 则调整^ =^- A ，及减少焦距步长变化值；令 E_n = E_l2 E_n=E_n, 并重复步骤⑤；若 W E_n 表明该调节方向使得图像更加模糊，初始焦距步长变化值设置较大，调整 = -^，重复步骤③〜⑤，若此时：^ 则将焦距调节电机逆时针旋转至极限位置，此位置即为对焦最佳位置；若 £₁₃<£₁₂>£_n，表明对焦的位置在 £_η对应的位置附近，此时设 = _η；

⑦逆时针旋转焦距调节电机使得焦距变化；，获取当前位置图像并计算滤波后的能量损失，记为

⑧若 E_lm>E_l3 则令重复步骤⑦；若 E_lm<E_n 则顺时针旋转焦距调节电机使得焦距变化；，该位置即为对焦最佳位置。

6. 根据权利要求 3 所述的自动天文观测方法，其特征在于：对于太阳系外的星体，自动对焦的方法是-

(3) 计算其对比度

(4)根据 C的值调节对焦伺服电机，当 C取到最大值时对焦完成。

7. 根据权利要求 6 所述的自动天文观测方法，其特征在于，调焦方法是-

②设焦距步长变化值 F_c = F

④顺时针旋转焦距调节电机使得焦距变化；，获取当前位置图像并计算其对比度，记为 C_{2 ;}

⑥若 ς <C₂ <C₃，表明该调节方向使得图像更加清晰，若此时 C₂-Q<C,-C₂,则调整^ = ^ + A ，即增加焦距步长变化值；若 c₂ -ς > c₃ -c₂，则调整^ =^-Δ^，令 C, =C₂， C₂=C , 并重复步骤⑤；若 C₂<C₂< ，表明该调节方向使得图像更加模糊，初始焦距步长变化值设置较大，调整 F_C=F_C-AF, 重复步骤③〜⑤，若此时 =^皿则将焦距调节电机逆时针旋转至极限位置，此位置即为对焦最佳位置；若 ς< ₂〉ς，表明对焦的位置在 c₂ 对应的位置附近，此时设 =^_η;

⑧ 若 c_m〉c₃，则令 c₃=c_m，重复步骤⑦；若 c_m<c₃，则顺时针旋转焦距调节电机使得焦距变化；，该位置即为对焦最佳位置。

8. 根据权利要求 3 所述的自动天文观测方法，其特征在于：在进行自动对焦时，通过 WIFI通信接口传输图像的方法是，对图像进行压缩，以 P(i,j) 表示图片中点（i,j) 的灰度值，其中 i是 l〜m的整数， j是 l〜n的整数， m 和 n 分别为图片的横向和纵向像素个数，当 i,j 同时为奇数时，令 P(iJ) = [P(iJ)+P(i+lJ)+P(iJ + l)+P(i+lJ + l)]/4, 用灰度平均值作为相邻的四个像素的灰度值，对压缩后的图像进行传输；在完成对焦后进行图片存储时，通过 WIFI通信接口传输未压缩的图像。