针对合作靶标特征点成像在大跨度动态测量中的特征提取精度下降、实时性不足问题,提出了一种融合帧间运动预测与改进亚像素边缘检测的自适应光斑质心提取方法。基于合作靶标测量运动连贯性特性,构建了动态感兴趣区域(Region of Interest...针对合作靶标特征点成像在大跨度动态测量中的特征提取精度下降、实时性不足问题,提出了一种融合帧间运动预测与改进亚像素边缘检测的自适应光斑质心提取方法。基于合作靶标测量运动连贯性特性,构建了动态感兴趣区域(Region of Interest,ROI)特征参数模型,以帧间运动预测实现ROI的快速定位,结合大律法阈值优化策略实现自适应Canny边缘检测,在提升计算效率的同时有效解决了不同测量距离下的降噪问题。然后,采用多方向Sobel算子与强度斜坡改进的Zernike矩相结合改进了边缘点定位算法,并基于高斯牛顿迭代改进鲁棒最小二乘圆拟合法,实现质心坐标计算。实验结果表明:在仿真测试中,本方法在不同噪声水平下的质心定位误差为0.001~0.025像素;实际测试中,ROI预测算法可满足加速度8.75 m/s^(2)以内的测量场景需求,10~30 m测量距离内的光斑重复性定位误差稳定在0.016~0.040像素,优于传统方法;光斑提取速度提升约75.5%,显著增强了系统的实时处理能力。本研究可为合作靶标的测量应用提供有效技术保障。展开更多
针对大视场红外相机在轨调焦时受大气条件、地物丰富度、月相角等因素影响导致对地调焦和对月调焦周期长、效率低的问题,文章提出一种基于星点亚像元误差补偿的红外相机在轨检焦方法,通过对未经大气退化的星点图像进行精准质心定位提取...针对大视场红外相机在轨调焦时受大气条件、地物丰富度、月相角等因素影响导致对地调焦和对月调焦周期长、效率低的问题,文章提出一种基于星点亚像元误差补偿的红外相机在轨检焦方法,通过对未经大气退化的星点图像进行精准质心定位提取清晰度评价指标,有效规避外界因素的影响,提升在轨检焦效率,保障在轨检焦精度。首先对星点图像分别采用自适应阈值质心法和高斯拟合法提取质心估计值;依据图像信噪比、星点目标能量集中度确定最佳因子,构建误差补偿模型进行精确质心定位;再提取图像点扩散函数的波形半高宽(Full Width at Half Maximum,FWHM)作为在轨检焦清晰度评价指标;设置不同谱段、不同能量集中度的星点红外图像作为在轨检焦图像,分别采用质心法、高斯拟合法及星点亚像元误差补偿方法进行目标质心提取并估计FWHM,实验结果表明:三种方法的质心提取平均误差分别为0.1195、0.0107、0.0027,均方根误差分别为0.1210、0.0124、0.0085,星点亚像元误差补偿方法质心提取误差最小,稳定性最好。能量集中度为0.4~0.8之间时,采用星点亚像元误差补偿方法质心提取平均误差均小于0.01,优于其他方法。在此基础上,采用该方法提取的FWHM平均精度提升了三倍以上,且不受星点质心位置随机性的影响,对于实现基于恒星的在轨检焦具有较高的可靠性和稳定性,满足在轨检焦要求。展开更多
文摘针对合作靶标特征点成像在大跨度动态测量中的特征提取精度下降、实时性不足问题,提出了一种融合帧间运动预测与改进亚像素边缘检测的自适应光斑质心提取方法。基于合作靶标测量运动连贯性特性,构建了动态感兴趣区域(Region of Interest,ROI)特征参数模型,以帧间运动预测实现ROI的快速定位,结合大律法阈值优化策略实现自适应Canny边缘检测,在提升计算效率的同时有效解决了不同测量距离下的降噪问题。然后,采用多方向Sobel算子与强度斜坡改进的Zernike矩相结合改进了边缘点定位算法,并基于高斯牛顿迭代改进鲁棒最小二乘圆拟合法,实现质心坐标计算。实验结果表明:在仿真测试中,本方法在不同噪声水平下的质心定位误差为0.001~0.025像素;实际测试中,ROI预测算法可满足加速度8.75 m/s^(2)以内的测量场景需求,10~30 m测量距离内的光斑重复性定位误差稳定在0.016~0.040像素,优于传统方法;光斑提取速度提升约75.5%,显著增强了系统的实时处理能力。本研究可为合作靶标的测量应用提供有效技术保障。
文摘针对大视场红外相机在轨调焦时受大气条件、地物丰富度、月相角等因素影响导致对地调焦和对月调焦周期长、效率低的问题,文章提出一种基于星点亚像元误差补偿的红外相机在轨检焦方法,通过对未经大气退化的星点图像进行精准质心定位提取清晰度评价指标,有效规避外界因素的影响,提升在轨检焦效率,保障在轨检焦精度。首先对星点图像分别采用自适应阈值质心法和高斯拟合法提取质心估计值;依据图像信噪比、星点目标能量集中度确定最佳因子,构建误差补偿模型进行精确质心定位;再提取图像点扩散函数的波形半高宽(Full Width at Half Maximum,FWHM)作为在轨检焦清晰度评价指标;设置不同谱段、不同能量集中度的星点红外图像作为在轨检焦图像,分别采用质心法、高斯拟合法及星点亚像元误差补偿方法进行目标质心提取并估计FWHM,实验结果表明:三种方法的质心提取平均误差分别为0.1195、0.0107、0.0027,均方根误差分别为0.1210、0.0124、0.0085,星点亚像元误差补偿方法质心提取误差最小,稳定性最好。能量集中度为0.4~0.8之间时,采用星点亚像元误差补偿方法质心提取平均误差均小于0.01,优于其他方法。在此基础上,采用该方法提取的FWHM平均精度提升了三倍以上,且不受星点质心位置随机性的影响,对于实现基于恒星的在轨检焦具有较高的可靠性和稳定性,满足在轨检焦要求。
