[发明专利]一种星敏感器质心精度自适应补偿方法

说明书

本发明公开了一种星敏感器质心精度自适应补偿方法，包括：步骤一，确定星点窗口区域；步骤二，计算窗口区域质心；步骤三，计算自适应补偿参数；步骤四，修正窗口区域质心。以星点像斑灰度值最高的像元为中心获取窗口区域图像，计算窗口区域的灰度质心，通过窗口中心邻域的灰度比例关系计算自适应补偿参数，利用补偿参数修正窗口区域的灰度质心。本发明方法通过计算自适应补偿参数并修正质心，来提高星点像斑质心计算精度的问题，获取更高的质心定位精度。

技术领域

本发明涉及一种质心精度自适应补偿方法，特别是一种星敏感器质心精度自适应补偿方法。

背景技术

星敏感器是天文导航技术的一种，通过对恒星星空的拍摄和测量，结合恒星在天球坐标系的位置信息，解算出星敏感器光轴在天球坐标系下的矢量方向，进而获取星敏感器所处飞行平台姿态信息。星敏感器是高精度姿态测量设备，其测量精度可达1角秒量级。星敏感器在拍摄恒星成像时，每颗恒星都会在星敏感器成像面形成星点像斑，像斑尺寸覆盖若干像元，为了精确定位星点像斑位置，获取亚像元精度，需要计算星点像斑的质心位置。星点像斑的质心定位精度直接决定了星敏感器的最终测量精度，是一项非常关键的指标。

传统的亚像元星点质心定位方法主要有：一是普通质心法，以像素灰度值作为唯一权重因子进行质心定位；二是平方加权质心法，采用灰度值的平方代替灰度值作为权重因子，突出了离中心较近的灰度值像素点对中心位置的影响；三是带阈值的质心法，将原始图像与背景阈值相减，对原始图像中大于设定阈值的像素点进行质心定位；四是曲面拟合法，用高斯曲面对星点像斑的灰度分布进行拟合，再对拟合曲线采用最小二乘法求出质心的位置坐标。这些方法中以带阈值的质心法精度最高，但是其质心计算精度和星点像斑理论质心在成像面上所处位置相关，当理论质心处于某像素正中心时，质心计算精度最高，随着理论质心移动到像素结合处，质心计算精度逐渐变低，需要某种方法进行补偿。

发明内容

本发明目的在于提供一种星敏感器质心精度自适应补偿方法，解决提高传统质心定位精度的问题。

本发明提供的是一种星敏感器质心精度自适应补偿方法，包括：

步骤一，确定星点窗口区域；

步骤二，计算窗口区域质心；

步骤三，计算自适应补偿参数；

步骤四，修正窗口区域质心。

优选地，所述步骤一中，设星点像斑中灰度最大的像元位置为(x₀,y₀)，以(x₀,y₀)为中心，以n为半径，选取星点的窗口区域记为W，则窗口区域W内的任意像素位置(x,y)满足：

优选地，所述步骤2中计算窗口区域质心，

窗口区域内位置(x,y)的像素灰度为g(x,y)，计算x方向窗口区域灰度累加和：

计算y方向窗口区域灰度累加和：

优选地，所述步骤2中计算窗口区域质心，

计算窗口区域x方向灰度质心：

计算窗口区域y方向灰度质心：

优选地，所述步骤3中计算自适应补偿参数，

计算x方向窗口质心补偿参数：

其中k为修正参数，跟星敏感器的星点像斑成像质量相关，需要通过标定测出。