星图中运动目标检测关键技术研究

发布时间：2022-12-23 07:38

　　随着人类航天活动的增加,空间碎片日益增多。在轨航天器与空间碎片发生碰撞的概率增大,正常运行受到了严重威胁。因此,对空间目标的观测与定位具有重要的研究价值。本文通过理论推导、算法仿真、硬件验证等手段,针对基于可见光学图像的星空运动目标检测与跟踪系统进行研究,完成了星图配准、目标探测与跟踪等关键技术环节,实现了星图中运动目标的检测,主要研究内容有以下几点:1.提出了基于三角匹配的星图快速配准方法:首先对图像进行背景滤除并提取参考星点信息,然后在参考点间建立配准三角形,根据相邻帧配准三角形匹配情况确定参考星点对应关系,最后利用最小二乘法估计配准参数。该方法的配准位置均方误差达到0.19像元,嵌入式平台上单帧图像的配准耗时约300ms,较原有方案提高一倍。2.提出了一种基于轨迹相似性分析的目标检测算法:首先根据空间碎片目标的运动特性建立其运动模型,经过初筛后按照运动约束条件建立有向图,同时求取轨迹参数。计算轨迹参数之间的相似性,根据相似性矩阵求取轨迹关联矩阵,并根据关联结果修剪初筛目标构成的有向图,图中保留的节点即为目标点。大量的实验结果表明,该方法能够有效检测星空图像中的运动目标,算法的主要... 

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
符号列表
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 研究对象
    1.3 国内外研究进展
    1.4 技术路线与论文框架
第2章 星图处理基础理论
    2.1 天球坐标系
        2.1.1 辅助天球
        2.1.2 地心赤道坐标系
    2.2 图像空间坐标系
    2.3 坐标变换
    2.4 星点灰度特征
    2.5 星图的噪声
        2.5.1 散粒噪声
        2.5.2 暗电流噪声
        2.5.3 星图噪声模型
    2.6 本章小结
第3章 星空图像预处理
    3.1 图像的降噪
    3.2 参考三角形的建立
    3.3 参考三角形的匹配
    3.4 实验结果与分析
        3.4.1 模拟图像配准
        3.4.2 星图序列配准
    3.5 本章小结
第4章 目标的探测与跟踪
    4.1 评价准则
    4.2 目标的运动模型
    4.3 目标的初步检测
        4.3.1 图像序列的投影与掩膜
        4.3.2 目标连接图的建立
    4.4 目标的筛选
        4.4.1 轨迹相似性测度
        4.4.2 轨迹的关联与目标连接图的修剪
    4.5 实验与分析
        4.5.1 低信噪比目标探测实验
        4.5.2 多目标探测实验
第5章 目标检测关键技术的硬件实现
    5.1 方案选择
    5.2 总体设计
    5.3 最大值索引模块设计
    5.4 本章小结
第6章 总结与展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与科研成果



本文编号：3725012