[发明专利]精密测量型空间目标望远镜的嵌入式观测控制系统

权利要求书

1.精密测量型空间目标望远镜的嵌入式观测控制系统，包括运动控制器、CCD数据采集器、数据处理器和观测控制软件；其特征是：所述运动控制器和数据处理器均由DSP与FPGA组成，所述CCD数据采集器由FPGA组成；

所述观测控制软件向运动控制器传输测站预报文件，所述运动控制器根据接收的测站预报文件对空间目标进行跟踪，获得频率为1Hz的空间目标的方位角和高度角引导数据，所述运动控制器将频率为1Hz的引导数据加密到20Hz后加载到望远镜电机的伺服系统上，同时接收所述伺服系统反馈的编码器的方位角和高度角数据；所述运动控制器将获得编码器的方位角和高度角数据传输至观测控制软件；

所述观测控制软件向CCD数据采集器传输CCD的触发时刻、触发脉冲间隔和触发脉冲个数，所述CCD数据采集器根据接收的曝光脉冲间隔和触发脉冲个数，向CCD输出脉冲信号，同时锁存CCD曝光时刻；CCD数据采集器采集CCD获得的图像数据，然后将获得的图像数据和CCD曝光时刻发送至观测控制软件；

所述观测控制软件将CCD数据采集器采集的图像数据存储为FITS文件，然后在所述FITS文件头写入电机的伺服系统反馈的编码器的方位角和高度角数据和CCD数据采集器锁存的曝光时刻，并发送至数据处理器，所述数据处理器根据接收的FITS文件进行图像处理，并对空间目标进行识别和天文定位；

所述数据处理器中的FPGA对观测控制软件发送的FITS文件进行图像处理过程包括显著性检测、迭代阈值分割、膨胀运算和轮廓提取；具体过程为：

步骤一、分离出恒星和空间目标，通过显著性检测算法获得显著性图像；

所述显著性检测算法用公式表示为：

μ＝mean(I)

S_I＝(I-μ)²

FS_I＝255×(S_I-min(S_I))/(S_I-max(S_I))

式中，I为原始图像，μ为对原始图像I求平均值，S_I为处理的图像，FS_I为生成的显著性图像；

步骤二、对步骤一获得的显著性图像采用迭代阈值分割；具体过程为：

步骤二一、求取所述显著性图像中的最小灰度值Z_l和最大灰度值Z_k，初值T₀为：T₀＝(Z_l+Z_k)/2，设定阈值为T_k；

步骤二二、根据阈值T_k将显著性图像分割成目标与背景两部分，分别求取目标的平均灰度值Z_o和背景的平均灰度值Z_B；

步骤二三、根据步骤二二中获得的目标的平均灰度值Z_o和背景的平均灰度值Z_B，获得新的阈值T_k+1；所述T_k+1＝(Z_o+Z_B)/2；

步骤二四、若T_k＝T_k+1，则T_k即为最佳阈值，结束；否则，返回步骤二二；

步骤三、对步骤二进行阈值分割后的图像进行闭运算膨胀运算以及星象轮廓提取，获得图像的像素位置，即星象的中心坐标。