基于动态视觉传感的高动态星点提取算法研究
文献类型:学位论文
作者 | 曾思康 |
答辩日期 | 2022-06 |
文献子类 | 硕士 |
授予单位 | 中国科学院大学 |
授予地点 | 中国科学院光电技术研究所 |
导师 | 赵汝进 |
关键词 | 星敏感器 高动态 动态视觉传感器 事件流降噪 星点提取 |
学位名称 | 工程硕士 |
学位专业 | 计算机技术 |
英文摘要 | 星敏感器是一种以恒星作为观测对象的仪器,在航天器姿态测量中扮演着重要的角色。作为精度最高的航天器姿态测量仪器,星敏感器被广泛应用在各种空间任务中。随着航天事业的蓬勃发展,航天器对星敏感器的动态性能要求越来越高。目前国内星敏感器的动态性能普遍较低,主要原因在于星敏感器采用基于帧的成像模式进行星图拍摄,为了能够拍摄到能量较低的恒星,需要较长的曝光时间,而在高动态下,恒星与星敏感器之间的相对运动较快,造成在曝光时间内星图上出现星点拖尾现象,使得星图信噪比下降,引起星点质心提取精度降低甚至提取失败,从而导致动态性能受限。与传统图像传感器输出强度图像帧不同,动态视觉传感器只检测视场中的亮度变化,输出异步事件流,具有时间分辨率高、延迟低、动态范围高以及无运动模糊等优点,在提高星敏感器动态性能方面有着巨大的潜力。因此,针对高动态下的星点提取问题,本文提出了一种基于动态视觉传感的高动态星点提取算法。主要工作内容如下: 首先,针对星点事件流中的噪声问题,分析了星点事件和噪声事件的产生原因和特点,提出了基于时空密度的星点事件流降噪方法。降噪方法分为两步:第一步根据事件之间的时空相关性,去除了大部分的噪声事件;第二步针对时空相关性滤波无法去除事件流初始部分噪声的问题,根据事件流的疏密程度,对事件流进一步降噪。并针对不同动态条件下,事件流的疏密程度不同导致的时间邻域发生改变的问题,根据事件流中事件的个数和首末事件的时间戳之差自适应地调整时间邻域大小。仿真实验表明,所提方法有效去除了星点事件流的噪声,且随着噪声比率的增加,仍可去除所有游离于星点事件流之外的噪声事件,具有较好的鲁棒性。 其次,针对传统基于图像帧的星点质心提取算法难以应用在星点事件流上的问题,分析了事件流处理的两种方式及其特点,提出了一种基于事件的星点质心提取方法。所提方法分为两步:第一步,根据角速度确定时间切片大小,截取星点事件流,通过均值漂移聚类实现星点事件簇的粗定位,确定星点事件簇的个数以及每个事件簇中的事件数量;第二步,星点质心细分定位,根据星点事件簇中每个事件的坐标值和事件的个数,计算事件簇的中心作为星点事件簇的质心。仿真实验表明,所提方法可在的动态条件下提取出星点质心,平均误差小于0.1pixels,当角速度达到时,仍可提取出星点质心,与传统成像模式相比极大地提高了星敏感器的动态性能。 最后,本文对所提方法进行了半物理仿真实验。通过对不同角速度下的事件流进行降噪和星点质心提取,验证了所提方法对高动态星点质心提取的可行性,对提高星敏感器动态性能具有一定的指导意义。 |
学科主题 | 飞行器控制、导航技术 |
语种 | 中文 |
页码 | 87 |
源URL | [http://ir.ioe.ac.cn/handle/181551/10302] |
专题 | 光电技术研究所_光电技术研究所博硕士论文 |
推荐引用方式 GB/T 7714 | 曾思康. 基于动态视觉传感的高动态星点提取算法研究[D]. 中国科学院光电技术研究所. 中国科学院大学. 2022. |
入库方式: OAI收割
来源:光电技术研究所
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