隨著人類航天活動的增加,空間碎片日益增多。在軌航天器與空間碎片發(fā)生碰撞的概率增大,正常運行受到了嚴重威脅。因此,對空間目標的觀測與定位具有重要的研究價值。本文通過理論推導、算法仿真、硬件驗證等手段,針對基于可見光學圖像的星空運動目標檢測與跟蹤系統(tǒng)進行研究,完成了星圖配準、目標探測與跟蹤等關鍵技術環(huán)節(jié),實現(xiàn)了星圖中運動目標的檢測,主要研究內(nèi)容有以下幾點:1.提出了基于三角匹配的星圖快速配準方法:首先對圖像進行背景濾除并提取參考星點信息,然后在參考點間建立配準三角形,根據(jù)相鄰幀配準三角形匹配情況確定參考星點對應關系,最后利用最小二乘法估計配準參數(shù)。該方法的配準位置均方誤差達到0.19像元,嵌入式平臺上單幀圖像的配準耗時約300ms,較原有方案提高一倍。2.提出了一種基于軌跡相似性分析的目標檢測算法:首先根據(jù)空間碎片目標的運動特性建立其運動模型,經(jīng)過初篩后按照運動約束條件建立有向圖,同時求取軌跡參數(shù)。計算軌跡參數(shù)之間的相似性,根據(jù)相似性矩陣求取軌跡關聯(lián)矩陣,并根據(jù)關聯(lián)結果修剪初篩目標構成的有向圖,圖中保留的節(jié)點即為目標點。大量的實驗結果表明,該方法能夠有效檢測星空圖像中的運動目標,算法的主要... 

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
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符號列表
第1章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 研究對象
    1.3 國內(nèi)外研究進展
    1.4 技術路線與論文框架
第2章 星圖處理基礎理論
    2.1 天球坐標系
        2.1.1 輔助天球
        2.1.2 地心赤道坐標系
    2.2 圖像空間坐標系
    2.3 坐標變換
    2.4 星點灰度特征
    2.5 星圖的噪聲
        2.5.1 散粒噪聲
        2.5.2 暗電流噪聲
        2.5.3 星圖噪聲模型
    2.6 本章小結
第3章 星空圖像預處理
    3.1 圖像的降噪
    3.2 參考三角形的建立
    3.3 參考三角形的匹配
    3.4 實驗結果與分析
        3.4.1 模擬圖像配準
        3.4.2 星圖序列配準
    3.5 本章小結
第4章 目標的探測與跟蹤
    4.1 評價準則
    4.2 目標的運動模型
    4.3 目標的初步檢測
        4.3.1 圖像序列的投影與掩膜
        4.3.2 目標連接圖的建立
    4.4 目標的篩選
        4.4.1 軌跡相似性測度
        4.4.2 軌跡的關聯(lián)與目標連接圖的修剪
    4.5 實驗與分析
        4.5.1 低信噪比目標探測實驗
        4.5.2 多目標探測實驗
第5章 目標檢測關鍵技術的硬件實現(xiàn)
    5.1 方案選擇
    5.2 總體設計
    5.3 最大值索引模塊設計
    5.4 本章小結
第6章 總結與展望
參考文獻
致謝
作者簡歷及攻讀學位期間發(fā)表的學術論文與科研成果



本文編號：3725012