專利名稱：快速星圖匹配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種星圖快速匹配方法，在CXD圖像中心指向存在較大指向誤差的情況下，它能夠快速完成理論星圖和實(shí)測星圖的匹配，是一種的非常好的理論星圖和實(shí)測星圖的匹配方法。
背景技術(shù)：
在科研、軍事等許多領(lǐng)域，都需要對空間碎片進(jìn)行監(jiān)視，從而給出空間碎片的每一個(gè)瞬間在天空中的位置及其變化，確定空間碎片的運(yùn)行軌道，從而獲取空間碎片精確的信肩、οCCD的發(fā)明，替代了傳統(tǒng)的照相觀測，成為了空間碎片監(jiān)視的有效手段之一，尤其對中高軌道的空間碎片。在對空間碎片觀測的過程中，為了提高空間碎片的定位精度，通常需要進(jìn)行實(shí)測星圖和恒星庫中的理論星圖進(jìn)行匹配，從而確定CCD圖像的中心指向的修正量，依據(jù)此中心指向的修正結(jié)果給出空間碎片的定位結(jié)果。對于固定站的觀測設(shè)備來說，他可以事先做好靜態(tài)指向誤差修正模型，從而能夠?qū)崿F(xiàn)理論星圖和實(shí)測星圖的快速匹配，而對于一些移動(dòng)式設(shè)備，若要使其向固定設(shè)備一樣使用，必然給使用者帶來不方便，所以本方法就是基于這種背景下提出來的，他可以在指向誤差較大的情況下，實(shí)現(xiàn)理論星圖和實(shí)測星圖的快速匹配。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種星圖快速匹配方法，能夠根據(jù)CXD圖像中心指向誤差的不同，快速完成CXD圖像上的實(shí)測星圖和恒星星庫中的理論星圖的匹配，從而給出CXD圖像的中心指向的修正量，依據(jù)此中心指向的修正結(jié)果給出空間碎片的定位結(jié)果。完成上述發(fā)明任務(wù)的技術(shù)方案是一種星圖快速匹配方法，觀測系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)按照以下步驟工作
(1).恒星理論星圖生成；
(2).CCD圖像背景估計(jì)；
(3).C⑶圖像全視場掃描；
(4).實(shí)測星圖生成；
(5).理論星圖和實(shí)測星圖的匹配；
(6).依據(jù)步驟⑶得到的理論星圖和實(shí)測星圖的匹配中心指向的修正結(jié)果及圖像的旋轉(zhuǎn)角，給出空間碎片的定位結(jié)果。本發(fā)明是在觀測系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)中輸入采集的CCD圖像，依次采用上述五個(gè)步驟， 最后得到CCD圖像的中心指向誤差的修正量及圖像的旋轉(zhuǎn)角，依據(jù)此中心指向的修正結(jié)果及圖像的旋轉(zhuǎn)角給出空間碎片的定位結(jié)果。更優(yōu)化和更具體描述以上各步驟如下 ⑴.恒星理論星圖生成觀測系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)根據(jù)采集的CCD圖像的時(shí)間和指向信息，檢索恒星庫中的恒星，按照給定的理論星圖生成門限，生成恒星理論星圖庫，存儲在計(jì)算機(jī)內(nèi)存指定的緩沖區(qū)中，供實(shí)測星圖和理論星圖匹配時(shí)使用。(2) . CXD圖像背景估計(jì)
對CCD圖像進(jìn)行綜合分析，建立CCD圖像背景估計(jì)的數(shù)學(xué)模型，以用于CCD圖像的背景估計(jì)結(jié)果，供CCD圖像全視場掃描使用。(3) . CXD圖像全視場掃描
按照CCD圖像背景估計(jì)結(jié)果，對CCD圖像進(jìn)行圖像分割，并且按照給定的星象掃描門限，進(jìn)行CCD圖像的全視場掃描，掃描出的星象具有橫向坐標(biāo)、縱向坐標(biāo)、像素?cái)?shù)及信噪比等特征信息，供實(shí)測星圖生成時(shí)使用。(4).實(shí)測星圖生成
依據(jù)CCD圖像全視場掃描結(jié)果，按照給定的門限生成實(shí)測星圖存儲在計(jì)算機(jī)內(nèi)存指定的緩沖區(qū)中，供實(shí)測星圖和理論星圖匹配時(shí)使用。(5).理論星圖和實(shí)測星圖的匹配
根據(jù)理論星圖和實(shí)測星圖，采用給定的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行兩種星圖的自動(dòng)匹配，給出CCD 圖像的中心指向的誤差修正量和CXD圖像的旋轉(zhuǎn)角，
(6).觀測系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)，可以依據(jù)此處理結(jié)果，對空間碎片進(jìn)行定位，并可以通過顯示系統(tǒng)顯示出來，以及存儲在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的存儲介質(zhì)中。本發(fā)明所涉及的“觀測系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)”可以采用現(xiàn)有技術(shù)中天文望遠(yuǎn)鏡的“觀測系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)”。本發(fā)明提供一種星圖快速匹配方法，在CXD圖像中心指向存在較大指向誤差的情況下，它能夠快速完成理論星圖和實(shí)測星圖的匹配，是一種的非常好的理論星圖和實(shí)測星圖的匹配方法。修正后的中心指向精度可以優(yōu)于像元分辨率的一半。該方法的實(shí)際處理效果好，能夠廣泛地應(yīng)用到科研及工程領(lǐng)域中。


圖1為各裝置組合成本發(fā)明系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1，星圖快速匹配方法，參照圖1，觀測系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)按照以下步驟工作。 (1).恒星理論星圖生成觀測系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)根據(jù)采集的C⑶圖像的時(shí)間和指向信息，檢索恒星庫中的恒星，按照給定的理論星圖生成門限，生成恒星理論星圖庫，存儲在計(jì)算機(jī)內(nèi)存指定的緩沖區(qū)中，供實(shí)測星圖和理論星圖匹配時(shí)使用。⑵.(XD圖像背景估計(jì)對CXD圖像進(jìn)行綜合分析，建立CCD圖像背景估計(jì)的數(shù)學(xué)模型，以用于CCD圖像的背景估計(jì)結(jié)果，供CCD 圖像全視場掃描使用。⑶.CXD圖像全視場掃描按照CXD圖像背景估計(jì)結(jié)果，對CXD圖像進(jìn)行圖像分割，并且按照給定的星象掃描門限，進(jìn)行CCD圖像的全視場掃描，掃描出的星象具有橫向坐標(biāo)、縱向坐標(biāo)、像素?cái)?shù)及信噪比等特征信息，供實(shí)測星圖生成時(shí)使用。W).實(shí)測星圖生成依據(jù)CCD圖像全視場掃描結(jié)果，按照給定的門限生成實(shí)測星圖存儲在計(jì)算機(jī)內(nèi)存指定的緩沖區(qū)中，供實(shí)測星圖和理論星圖匹配時(shí)使用。(5).理論星圖和實(shí)測星圖的匹配根據(jù)理論星圖和實(shí)測星圖，采用給定的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行兩種星圖的自動(dòng)匹配，給出CCD圖像的中心指向的誤差修正量和CXD圖像的旋轉(zhuǎn)角；(6).觀測系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)，可以依據(jù)此處理結(jié)果，對空間碎片進(jìn)行定位，并可以通過顯示系統(tǒng)顯示出來，以及存儲在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的存儲介質(zhì)中。
權(quán)利要求
1.一種星圖快速匹配方法，其特征在于，觀測系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)按照以下步驟工作⑴.恒星理論星圖生成；(2).CCD圖像背景估計(jì)；(3).C⑶圖像全視場掃描；(4).實(shí)測星圖生成；(5).理論星圖和實(shí)測星圖的匹配；(6).依據(jù)步驟⑶得到的理論星圖和實(shí)測星圖的匹配中心指向的修正結(jié)果及圖像的旋轉(zhuǎn)角，給出空間碎片的定位結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的星圖快速匹配方法，其特征在于，步驟⑴所述的恒星理論星圖生成，具體操作如下觀測系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)根據(jù)采集的CCD圖像的時(shí)間和指向信息，檢索恒星庫中的恒星，按照給定的理論星圖生成門限，生成恒星理論星圖庫，存儲在計(jì)算機(jī)內(nèi)存指定的緩沖區(qū)中，供實(shí)測星圖和理論星圖匹配時(shí)使用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的星圖快速匹配方法，其特征在于，步驟⑵所述的CXD圖像背景估計(jì)，具體操作如下觀測系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)對CCD圖像進(jìn)行綜合分析，建立CCD圖像背景估計(jì)的數(shù)學(xué)模型，以用于CCD圖像的背景估計(jì)結(jié)果，供CCD圖像全視場掃描使用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的星圖快速匹配方法，其特征在于，步驟⑶所述的CCD圖像全視場掃描，具體操作如下觀測系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)按照CCD圖像背景估計(jì)結(jié)果，對CCD圖像進(jìn)行圖像分割，并且按照給定的星象掃描門限，進(jìn)行CCD圖像的全視場掃描，掃描出的星象具有橫向坐標(biāo)、縱向坐標(biāo)、像素?cái)?shù)及信噪比等特征信息，供實(shí)測星圖生成時(shí)使用。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的星圖快速匹配方法，其特征在于，步驟⑷所述的實(shí)測星圖生成，具體操作如下觀測系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)依據(jù)CCD圖像全視場掃描結(jié)果，按照給定的門限生成實(shí)測星圖存儲在計(jì)算機(jī)內(nèi)存指定的緩沖區(qū)中，供實(shí)測星圖和理論星圖匹配時(shí)使用。
6.根據(jù)權(quán)利要求ι所述的星圖快速匹配方法，其特征在于，步驟ω所述的理論星圖和實(shí)測星圖的匹配，具體操作如下觀測系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)根據(jù)理論星圖和實(shí)測星圖，采用給定的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行兩種星圖的自動(dòng)匹配，給出CCD圖像的中心指向的誤差修正量和CCD圖像的旋轉(zhuǎn)角。
全文摘要
星圖快速匹配方法，其特征在于，觀測系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)按照以下步驟工作⑴恒星理論星圖生成；⑵CCD圖像背景估計(jì)；⑶CCD圖像全視場掃描；⑷實(shí)測星圖生成；⑸理論星圖和實(shí)測星圖的匹配；⑹依據(jù)步驟⑸得到的理論星圖和實(shí)測星圖的匹配中心指向的修正結(jié)果及圖像的旋轉(zhuǎn)角，給出空間碎片的定位結(jié)果。本發(fā)明在CCD圖像中心指向存在較大指向誤差的情況下，它能夠快速完成理論星圖和實(shí)測星圖的匹配，是一種的非常好的理論星圖和實(shí)測星圖的匹配方法。修正后的中心指向精度可以優(yōu)于像元分辨率的一半。該方法的實(shí)際處理效果好，能夠廣泛地應(yīng)用到科研及工程領(lǐng)域中。
文檔編號G01C11/00GK102506829SQ201110361108
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
發(fā)明者張曉祥, 高昕 申請人:中國科學(xué)院紫金山天文臺