[发明专利]一种极高精度全视场psf测试及建模方法

说明书

一种极高精度全视场psf测试及建模方法，主要包括：积分球、平行光管提供模拟恒星光源；六自由度位移台与空间光学敏感器相连接，对恒星矢量在光学敏感器视场中成像位置进行粗定位；成像探测器安装于双轴位移台台面，对恒星矢量在探测器成像位置进行精确定位，获得亚像素分布的图像数据；利用不同亚像素位置分布的星点图像数据，基于ePSF方法进行全视场精细化PSF模型的重建。

技术领域

本发明涉及一种极高精度全视场psf测试及建模方法，属于空间极高精度指向测量技术领域。

背景技术

高精度星点质心定位方法是空间光学敏感器指向测量的关键技术，星点质心定位精度在空间光学敏感器测量过程中直接影响测量结果，且在敏感器的标定和测试中，星点质心定位精度同样会直接影响标定结果，而高精度的全视场psf模型是高精度星点质心定位方法的基础，为实现极高精度星点质心定位方法奠定了基础。随着空间探测任务的多样性和高精度探测任务需求的发展，如何进行极高精度全视场psf测试和建模以实现高精度星点质心定位至关重要。

在星敏感器成像过程中，由于光学系统的畸变，导致星点在视场中不同位置成像的形貌不同，而现有的星点质心定位方法不能很好的适应光学系统畸变等原因导致的形貌不同的问题，使得在视场不同位置的定心精度不同。以高斯拟合法为例，光学系统畸变导致星点形貌偏离理想的高斯形貌，使用高斯模型对星点进行拟合定心时存在较大误差，该误差也是导致视场空间低频误差的主要原因之一。因此，为了实现高精度的星点质心定位计算，需要建立极高精度的全视场精细化psf模型，模型能够体现出视场不同位置的psf形貌变化规律，减小视场空间低频误差的影响。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种极高精度全视场psf测试及建模方法，补充现有技术中对于极高精度全视场psf测试的缺失。

本发明的技术解决方案是：一种极高精度全视场psf测试及建模方法，包括如下步骤：

S1，将视场分为L×L个区域；

S2，控制六自由度位移台带动敏感器转动，使星点成像在第一个区域内；

S3，通过高精度双轴位移台对探测器进行移动控制，得到不同亚像素位置分布的星点图像；

S4，在每个区域控制双轴位移台沿着米字线进行移动，共采集N个位置的图像，每个位置采集M张图像；

S5，对每个位置的M张图像进行降噪处理，获得每个位置的平均图像；

S6，根据ePSF方法对N个位置的平均图像进行psf建模，得到当前区域的psf模型；

S7，控制六自由度位移台转动，使星点成像位置移动到视场中下一个位置；

S8，重复S3～S7，得到全视场psf模型。

进一步地，所述进行移动控制为纳米级。

进一步地，所述ePSF方法包括如下步骤：

对所有用于ePSF建模的星象提取窗口图，获得图像模型，并在图像模型上建立PSF模型，在PSF模型上建立坐标系，以星象中心为原点，建立新的网格，且与图像模型中每个像素的大小相同；

将图像中多个星点图像的PSF模型的零点重合，置于同一个坐标系下；

获取每个格点周围一定范围内所有采样点的ePSF值的集合，将集合内的平均值作为格点的ePSF值；

利用所有格点的ePSF值对所有采样点进行插值，根据每个采样点的插值结果对上一次迭代得到的ePSF值求残差，剔除残差大于一定范围的采样点，多次迭代至没有需要剔除的采样点，第一次的残差为计算得到的ePSF值本身；

得到所有格点的ePSF值之后，对得到的ePSF模型进行平滑滤波处理；