[发明专利]一种空间目标纳米级精度成像定位方法

说明书

一种空间目标纳米级精度成像定位方法。主要包括：精细化psf模型和纳米级精度成像定位方法。首先利用探测器上亚像素分布不同的空间目标成像结果，建立高精度精细化PSF模型；基于高精度全视场精细化PSF模型，对需要探测的空间目标进行拟合，得到空间目标在探测器坐标系下的位置，可以达到纳米级定心精度。

技术领域

本发明涉及空间极高精度指向测量技术、空间遥感以及星敏感器领域。特别涉及一种空间目标纳米级精度成像定位方法。

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和光学敏感器指向测量精度，而纳米级成像定位精度是极高精度指向测量的基础。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，如何进行实现空间目标的纳米级成像定位精度探测至关重要。

光学敏感器为了进行指向测量，需要对恒星的空间目标进行成像，空间目标的质心定位精度对光学敏感器的指向测量精度有着至关重要的作用。在光学敏感器对空间目标进行探测时，受到探测器的分辨率的制约，敏感器对空间目标的成像结果为亚采样图像，在对亚采样图像进行质心定位时，传统的质心法的质心定位精度不能满足极高精度指向测量需求。因此需要针对空间极高精度指向测量需求，实现空间目标的纳米级成像定位方法。

发明内容

本发明的目的在于：补充现有技术中对于空间目标极高精度成像定位方法的缺失，提供一种空间目标纳米级精度成像定位方法，适用于实际工程应用。本发明原理：首先采集用于建立精细化psf模型的图像数据，根据ePSF方法建立极高精度的精细化psf模型；然后以高精度的精细化psf建模结果为模板，进行空间目标的高精度成像定位；

本发明技术方案：一种空间目标纳米级精度成像定位方法，包括高精度全视场psf建模方法，以及空间目标成像定位方法；

所述高精度psf建模方法的具体过程为：

11)首先获取用于建模的M个质心位置亚像素分布不同的图像，每个位置采集N张图像；

12)对每个位置的N张图像进行平均处理，降低探测器噪声的影响；

13)利用平均处理的图像数据，根据epsf方法建立高精度精细化psf模型；

所述空间目标成像定位方法的具体过程为：

以高精度精细化psf模型为模板，基于Newton_Raphson方法对空间目标进行高精度成像定位。

所述根据epsf方法建立高精度精细化psf模型的具体方法为：

131)对所有用于ePSF建模的星象提取窗口大小为N*N的窗口图，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；

132)对网格以一定的过采样系数oversampling进一步细分，获取每个格点周围所有采样点的ePSF值的集合，将集合内的平均值作为格点的ePSF值；所述ePSF值与像素值的关系为：

其中，为点(i-x_c,j-y_c)处的ePSF值，i、j分别为uv方向像素坐标，x_c、y_c分别为星点质心uv方向坐标，P_ij为(i，j)处的像素位置的灰度值，s*为天空背景值，f*为星点通量；

133)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，剔除残差大于阈值范围的采样点，多次迭代至没有需要剔除的采样点；