[发明专利]非开窗式目标搜索与开窗式快速脱靶量计算方法及装置

说明书

本发明涉及浮空平台光学遥感指向成像技术领域，具体涉及一种非开窗式目标搜索与开窗式快速脱靶量计算方法及装置，该方法及装置先对CMOS原始图像通过阈值分割算法计算阈值，再进行二值化处理，后对二值化图像标记各连通区域质心坐标、面积信息，得到面积最大目标的质心坐标及开窗使能信号，最后进行以目标质心为中心的开窗处理操作，并实时进行质心计算获取脱靶量。本发明中CMOS探测器驱动于现场可编程门阵列FPGA实现，图像处理算法于数字信号处理DSP实现，构架清晰简洁，对于实际工程项目应用具有重要意义。

技术领域

本发明涉及浮空平台光学遥感指向成像技术领域，具体而言，涉及一种非开窗式目标搜索与开窗式快速脱靶量计算方法及装置。

背景技术

深空探测中，通过对近地行星大气环境进行光谱遥感观测，获取大气的光谱信息，有望在揭示行星大气环境演化的多样性及太阳能量调控行星大气环境等方面做出重要成果，并且可以为地球临近空间大气等离子体耦合提供比较依据，因此，对行星进行遥感观测已成为深空探测中最重要的研究内容之一。人类自从掌握光学技术以来，就开始了行星探测的脚步。目前，进行深空行星探测的方式主要分为基于地基和基于太空卫星两种探测方式。基于地基进行深空探测是一种基于地面观测设备对深空目标进行探测的方式，维护简单，但由于大气散射、折射和吸收、光污染等人类活动，以及受观测距离和光学望远镜分辨率的影响，难以获取清晰图像，已经不能够满足对深空目标探测的要求。基于卫星等航天器进行观测，成像质量更好，获取的图像更加清晰，但其研制、发射和使用成本非常昂贵。因此可选取浮空器平台作为深空探测的一种手段。

深空探测望远镜搭载于浮空器平台，需要飞行于20km左右的平流层，由于望远镜指向未知，通常利用星敏感器与陀螺仪进行组合定姿，通过二维转台完成粗级指向。同时，为实现高精度稳像功能，通常采用快摆镜的复合轴控制方式，因此需要计算脱靶量作为闭环信息反馈。

发明内容

本发明实施例提供了一种非开窗式目标搜索与开窗式快速脱靶量计算方法及装置，以至少解决现有遥感观测成像精度低的技术问题。

根据本发明的一实施例，提供了一种非开窗式目标搜索与开窗式快速脱靶量计算方法，包括以下步骤：

接收CMOS原始图像数据，对CMOS原始图像通过阈值分割算法计算阈值；

对计算阈值后的CMOS原始图像进行二值化处理得到二值化图像；

对二值化图像标记各连通区域质心坐标、面积信息，得到面积最大目标的质心坐标及开窗使能信号；

对实时接收的CMOS原始图像进行以目标质心为中心的开窗处理操作，并实时进行质心计算获取脱靶量。

进一步地，接收CMOS原始图像数据，对CMOS原始图像通过阈值分割算法计算阈值包括：

a、选取平均灰度值作为初始阈值T0；

b、利用初始阈值T0将原始图像分成两部分图像，计算两部分图像的灰度平均值u1，u2；

c、计算新的阈值T1＝(u1+u2)/2；

d、重复b、c步骤，直到连续两次的T1差值小于一个预定值为止。

进一步地，对实时接收的CMOS原始图像进行以目标质心为中心的开窗处理操作，并实时进行质心计算获取脱靶量包括：

其中，x₀、y₀目标代表质心x、y的坐标，m、n分别表示星点所占四方区域的x和y坐标取值上限，F(x,y)表示图像在(x,y)点的灰度值。

根据本发明的另一实施例，提供了一种非开窗式目标搜索与开窗式快速脱靶量计算装置，包括：