[发明专利]线阵APS太阳敏感器中的图像提取方法

说明书

技术领域

本发明涉及线阵APS太阳敏感器中的图像提取及识别方法，属于卫星控制分系统光学姿态敏感器技术领域。

背景技术

基于APS图像传感器的太阳敏感器，多采用具有光缝或光孔的光线引入器将光线投射到APS图像传感器上，根据图像质心距离原点的位移量，计算光线入射角，基于APS图像传感器的太阳敏感器多以面阵APS太阳敏感器为主来进行两轴姿态角测量，利用线阵APS图像传感器通常仅能进行单轴角度测量，未见利用单一线阵APS图像传感器进行两轴角度测量的报道，基于线阵APS图像传感器的图像提取及识别研究较少，通常采用的“N”型光缝在大角度下，三条光缝图像由于角度关系只剩下两条光缝，此时难以区分哪条为中央直缝、哪条为倾斜狭缝，为光斑的识别带来困难。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供线阵APS太阳敏感器中的图像提取及识别方法，该方法能够快速正确提取并识别出直缝与斜缝光斑，方便完成后期的两轴角度计算，该方法易于工程实现且计算开销小，满足高数据更新率，能够适应恶劣的应用环境，可靠性高。

本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：

线阵APS太阳敏感器中的光斑图像提取方法，线阵APS太阳敏感器包括光缝玻璃和线阵APS图像传感器，其中光斑图像为光线通过光缝玻璃在线阵APS图像传感器上所成图像，具体实现过程如下：

步骤（一）、调整曝光时间得到光斑图像

完成对线阵APS图像传感器中像元的读取，对灰度值大于设定的灰度值G0的像元个数进行统计，记录为N，若满足N0<N<N1，得到曝光时间下的整帧图像，其中N0为设定的下限值，N1为设定的上限值，N0、N1为正整数，且2≤N0≤满灰度值，2≤N1≤满灰度值；

步骤（二）、计算光斑图像的动态灰度阈值GV

首先计算步骤（一）得到的整帧图像中光斑图像的灰度平均值GV1；接着计算整帧图像前段K个像元和后段K个像元共2K个像元的灰度平均值，作为背景灰度平均值GV2，其中K为设定值，取正整数；然后确定光斑图像的干扰像灰度值GV3，干扰像灰度值GV3取满灰度值的0%-10%；最后得到光斑图像的动态灰度阈值GV=GV1+GV2+GV3；

步骤（三）、利用光斑图像的动态灰度阈值GV提取光斑图像

将整帧图像中每个像元的灰度值逐一与光斑图像的动态灰度阈值GV进行比较，灰度值大于动态灰度阈值GV的像元为光斑图像的像元；

步骤（四）、剔除光斑图像中的假象

统计光斑图像中连通像元的个数，设定阈值M，当光斑图像的连通像元个数小于M时，则认为所述光斑图像为假像，作剔除处理，其中M为正整数。

在上述线阵APS太阳敏感器中的光斑图像提取方法中，步骤（1）中当N小于设定的下限值N0时，延长曝光时间，当N大于设定的上限值N1时，减少曝光时间，直至N满足N0<N<N1。

在上述线阵APS太阳敏感器中的光斑图像提取方法中，光缝玻璃包括五条光缝，中间三条为等间距的直缝，直缝两边各有一条斜缝，光斑图像提取后直缝光斑与斜缝光斑的识别方法包括如下步骤：

步骤（一）、计算各个光斑图像的质心坐标，将光斑图像质心坐标按照由小到大顺序排列；

步骤（二）、通过各个光斑图像的质心坐标的间距识别光斑为直缝光斑或斜缝光斑，具体方法如下：

（1）、按质心坐标从小到大的顺序，比较前三个光斑图像质心坐标的间距，若间距相等，且质心数目L为4，则前三个光斑图像为直缝光斑图像，第四个光斑图像为右斜缝光斑图像，无左斜缝光斑图像存在；若间距相等，且质心数目L为5，则前三个光斑图像为直缝光斑图像，且图像中含干扰像，将第四、五个光斑图像的灰度值分别求和，将其中和值较小的光斑图像剔除，和值较大的光斑图像为右斜缝光斑图像；若前三个光斑图像的质心坐标的间距不相等，则进入步骤（2）；

（2）、按质心坐标从小到大的顺序，比较第二、三、四个光斑图像质心坐标的间距，若间距相等，且质心数目L为4，则第二、三、四个光斑图像为直缝光斑图像，第一个光斑图像为左斜缝光斑图像，无右斜缝光斑图像存在；若间距相等，且质心数目L为5，则第二、三、四个光斑图像为直缝光斑图像，且第一个光斑图像为左斜缝光斑图像，最后一个光斑图像为右斜缝光斑图像，若第二、三、四个光斑图像质心坐标的间距不相等，则进入步骤（3）；