基于星点亚像元误差补偿的大视场红外相机在轨检焦方法

摘要：

针对大视场红外相机在轨调焦时受大气条件、地物丰富度、月相角等因素影响导致对地调焦和对月调焦周期长、效率低的问题,文章提出一种基于星点亚像元误差补偿的红外相机在轨检焦方法,通过对未经大气退化的星点图像进行精准质心定位提取清晰度评价指标,有效规避外界因素的影响,提升在轨检焦效率,保障在轨检焦精度.首先对星点图像分别采用自适应阈值质心法和高斯拟合法提取质心估计值;依据图像信噪比、星点目标能量集中度确定最佳因子,构建误差补偿模型进行精确质心定位;再提取图像点扩散函数的波形半高宽(Full Width at Half Maximum,FWHM)作为在轨检焦清晰度评价指标;设置不同谱段、不同能量集中度的星点红外图像作为在轨检焦图像,分别采用质心法、高斯拟合法及星点亚像元误差补偿方法进行目标质心提取并估计FWHM,实验结果表明:三种方法的质心提取平均误差分别为 0.1195、0.0107、0.0027,均方根误差分别为 0.1210、0.0124、0.0085,星点亚像元误差补偿方法质心提取误差最小,稳定性最好.能量集中度为 0.4～0.8 之间时,采用星点亚像元误差补偿方法质心提取平均误差均小于 0.01,优于其他方法.在此基础上,采用该方法提取的FWHM平均精度提升了三倍以上,且不受星点质心位置随机性的影响,对于实现基于恒星的在轨检焦具有较高的可靠性和稳定性,满足在轨检焦要求.

关键词：大视场红外相机、误差补偿、在轨检焦、能量集中度、提取质心

所属期刊栏目：45

分类号：TP171.3;V19(自动化基础理论)

资助基金：国家自然科学基金42271448

在线出版日期：2024-10-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：58-70