一种用于深空探测自主导航的目标天体图像晨昏线判断方法

摘要

一种用于深空探测自主导航的目标天体图像晨昏线判断方法，目标天体图像的边缘提取，使用传统边缘算子法进行边缘点提取；候选弧段选择；拟合判断；晨昏线补充判断；本发明中的空间目标的晨昏线若不进行判断并剔除则将直接影响目标天体图像中心位置的拟合精度，本发明解决了行星际探测中目标天体晨昏线判断的问题，通过晨昏线判断找到真正的边缘点进行目标天体中心位置拟合，提升了天体图像目标中心的定位精度；具有高鲁棒性、高刷新率、高精度导航天体敏感器的研制具有重要工程使用价值。

主权项

一种用于深空探测自主导航的目标天体图像晨昏线判断方法，其特征在于实现步骤为：(1)目标天体图像的边缘提取，使用传统边缘算子法进行边缘点提取；(2)计算天体图像360°所有边缘点的梯度大小；(3)从0°开始以90°弧段为单位，每间隔30°进行一次弧段选择，并计算该90°弧段内所含有边缘点梯度大小的均值，对所有弧段进行梯度均值排序，选择均值最小的弧段作为晨昏线候选弧段，同时将晨昏候选弧段正对的90°弧段选择为边缘候选弧段；(4)对上述晨昏候选弧段、边缘候选弧段分别进行圆拟合，若晨昏候选弧段拟合中心与边缘候选弧段拟合中心位置的偏差小于等于设定阈值，则说明目标天体成像中没有晨昏线，将目标天体图像360°所有边缘点进行重新拟合得到最终的目标天体图像中心位置；若晨昏候选弧段拟合中心与边缘候选弧段拟合中心位置的偏差大于设定阈值，则进行所述圆拟合误差比较，若晨昏线候选弧段圆拟合误差大于边缘候选弧段圆拟合误差，则说明目标天体图像存在晨昏线且位置在候选弧段附近，此时将边缘候选弧段在起始端点、终止端点分别延伸30°将原来90°弧段延长形成150°的边缘点重新进行拟合得到最终的目标天体图像中心位置；若晨昏线候选弧段圆拟合误差小于等于边缘候选弧段圆拟合误差，则转入步骤(5)进行晨昏线补充判断；(5)晨昏线补充判断，按照步骤(3)的弧段划分方法，以90°弧段为单位，进行所有弧段进行圆拟合并记录拟合误差，拟合输出中心位置点坐标(X_i，Y_i)，对XY坐标分别进行排序选择中间值(X_m，Y_m)设为O点，距离O点最远的输出中心位置点(X_j，Y_j)对应的拟合弧段为晨昏候选弧段，选择其正对的弧段为边缘候选弧段，将边缘候选弧段在起始端、终止端分别扩张30°形成150°的边缘点重新进行拟合得到最终的目标天体图像中心位置；所述步骤(2)中计算天体图像360°所有边缘点的梯度大小如下：Gradx(x，y)＝f(x+λ，y)+f(x+λ‑1，y)+...+f(x，y)‑[f(x‑1，y)+f(x‑2，y)+...+f(x‑λ，y)]Grady(x，y)＝f(x，y+λ)+f(x，y+λ‑1)+...+f(x，y)‑[f(x，y‑1)+f(x，y‑2)+...+f(x，y‑λ)]Grad＝sqrt(Gradx²+Grady²)其中Gradx代表X方向梯度，Grady代表Y方向梯度，Grad代表总梯度大小，f(x，y)代表图像中(x，y)像素灰度，x为天体图像横坐标、y为天体图像纵坐标，λ为梯度计算长度，sqrt为求均方符号。