[发明专利]基于三维空间向量与二维平面坐标的空间碎片检测方法

权利要求书

1.一种基于三维空间向量与二维平面坐标的空间碎片检测方法，其特征在于，所述检测方法包括：

S1：接收至少一帧包括空间碎片和背景恒星的图像，对图像背景进行估计；

S2：根据图像背景的估计结果，对图像进行全帧扫描，计算得到图像上所有星像的二维平面坐标(x，y)，其中，设图像的左上角为坐标原点(0，0)，图像右侧为x轴增加方向，图像下侧为y轴增加方向，x为图像中星象所在位置在x轴方向上与坐标原点的距离，y为图像中星象所在位置在y轴方向上与坐标原点的距离；

S3：结合图像上所有星像的二维平面坐标(x，y)，通过天文定位的方式，获得所有星像的赤经α和赤纬δ，根据赤经α和赤纬δ推算出所有星象对应的惯性空间的三维向量；

S4：根据预设的筛选条件从每帧图像的所有星象中初步筛选出包括背景恒星的疑似星象：

1)如果采用跟踪观测模式，二维平面坐标(x，y)满足以下门限的星像为疑似星象：

其中，为第i帧图像上第j个星象的灰度质心坐标，为第i+1帧图像上第k个星象的灰度质心坐标，ε为匹配门限；

2)如果采用搜索观测模式，二维平面坐标(x，y)满足以下门限的星像为疑似星象：

结合相邻帧星象惯性空间的三维向量，根据预设的识别条件从疑似星象中识别出背景恒星，三维向量满足以下门限的星像为背景恒星：

其中，为第i帧图像上第j个星象根据其所对应的赤经为和赤纬计算得到惯性空间中的三维向量；为第i+1帧图像上第k个星象根据其所对应的赤经和赤纬计算得到的惯性空间中的向量；ε₃为相邻两帧某两个星象二维平面的最小检测门限；

识别并剔除所有图像中的背景恒星；

S5：结合所有剔除背景恒星的图像，获取剩余星象的航迹特征，检测出图像上的所有空间碎片。

2.根据权利要求1所述的基于三维空间向量与二维平面坐标的空间碎片检测方法，其特征在于，步骤S1中，采用图像背景估计模型对接收的图像中的背景进行估计。

3.根据权利要求2所述的基于三维空间向量与二维平面坐标的空间碎片检测方法，其特征在于，所述检测方法还包括：

对若干帧含有空间碎片和背景恒星的图像进行综合分析，创建图像背景估计模型。

4.根据权利要求1所述的基于三维空间向量与二维平面坐标的空间碎片检测方法，其特征在于，步骤S2中，所述根据图像背景的估计结果，对图像进行全帧扫描，计算得到图像上所有星像的二维平面坐标(x，y)的过程包括以下步骤：

结合图像背景的估计结果和原始的含有空间碎片及背景恒星的图像，按照预先设定的阈值，对含有空间碎片及背景恒星的图像进行全帧扫描，给出图像上所有星像的二维平面坐标(x，y)归算结果。

5.根据权利要求1所述的基于三维空间向量与二维平面坐标的空间碎片检测方法，其特征在于，步骤S5中，所述获取剩余星象的航迹特征，检测出图像上的所有空间碎片的过程包括以下步骤：

将空间碎片的航迹通过相邻帧的三维空间向量，转换为视运动角速度，根据预先设定的目标判断条件判断该航迹是否属于同一目标，如果符合目标判断条件，判断该航迹属于同一目标，否则，判断该航迹不属于同一目标。

6.根据权利要求5所述的基于三维空间向量与二维平面坐标的空间碎片检测方法，其特征在于，所述预先设定的目标判断条件为：

其中

其中，为第i帧图像上第j个星象根据其所对应的赤经为和赤纬计算得到惯性空间中的向量；为第i+1帧图像上第k个星象根据其所对应的赤经和赤纬计算得到的惯性空间中的向量；为为第i+2帧图像上第l个星象根据其所对应的赤经和赤纬计算得到的惯性空间中的向量；ε₁为相邻两帧某两个星象在惯性空间中的向量的夹角最小检测门限；ε₂为连续三帧中第i帧中第j个星象和第i+1帧某中第k个星象在惯性空间中的向量夹角，与第i+1帧中第k个星象和第i+2帧中第l个星象在惯性空间中的向量夹角的之差的最大检测门限。