基于星空背景的多目标捕获算法研究和验证平台设计
航天任务仿真是进行航天任务分析与设计的重要技术手段.随着航天产品在军事和民用领域的作用日益重要,航天任务日渐繁多和复杂,航天任务仿真正发挥着越来越重要的作用.微型航天器目标捕获主要是对太空中的目标物进行探测成像并识别,然而由于微型航天探测器所处的环境的背景比较复杂,再加上复杂背景、目标物以及探测器三者之间有相对的运动使得对目标物的识别比较困难.而且微型航天探测器体积小、硬件资源、处理速度和能量都极其有限.所以进行微型航天器目标捕获算法的研究和测试实验平台的设计更具有意义论文首先进行自动调光分析、设计,对相机系统进行调光方案分析,设计出一套实用的自动调光方案:基于波门内灰度阈值比较用来控制曝光时间.然后对现有识别方法进行分析比较后,提出了一套新型的识别算法:采用一种基于有效点的质心提取与消旋配准相结合的比较差分算法.首先对星空背景有效点进行标记并质心提取,根据微型航天器定位系统提供的参考旋转角度进行消旋配准,再平移配准参照帧的有效点质心坐标,根据完全配准时有效点质心坐标相同点最多的原则,得出配准点,配准后比较差分去除相同背景点,提取出目标.计算出目标物的形心以及目标物方位角、俯仰角和波门的大小等参数.实验表明该算法在处理速度和硬件资源要求上和一些现有的识别算法相比都有质的飞跃.开发平台设计,首先利用美国AGI公司推出的应用于航天领域的顶级的、商品化的卫星系统分析软件卫星工具包(STK)模拟出的星空背景多目标运动视频流,在STK软件中保存成bmp格式应用于多目标算法研究,保存成avi格式用于验证平台的测试.在PC机上用VC实现了avi图像的解压提取一帧帧bmp图片,持续发给与PC机连接的TDS6701P板(以下简称为C6701),C6701内部嵌入的质心配准比较差分算法对连续的一帧帧bmp图片处理并把处理结果以同样的格式返回PC机,PC机上的VC程序把处理后的图像压缩成avi格式并实时播放,这样就实现了模拟实时视频捕获,获得了良好的识别效果和可观性.该文所做的工作主要是完成了微型航天探测器对空间多目标物捕获预研和初步模拟算法验证平台设计,还对下一步工作提出了有益的建议.该文的主要创新点是:提出基于有效点的质心提取与消旋配准相结合的比较差分算法,微型航天器星空目标捕获算法的软件设计和硬件实现技术研究
- 作者：
- 柳祥
- 学位授予单位：
- 中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所)
- 专业名称：
- 通信与信息系统
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2009年
- 导师姓名：
- 胡炳樑
- 中图分类号：
- TP391.41
- 关键词：
- 微型航天探测器；质心配准；比较差分算法；VC++；TDS6701P板
- Microspacecraft target detector；image registration；Connected component labeling；Comparative difference algorithm；VC++；TDS6701P