CN112529809B - 星空图像色差矫正方法、装置、存储介质及航天观测设备 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种星空图像色差矫正方法、装置、存储介质及航天观测设备，方法应用于航天观测设备，航天观测设备设置有多个不同波段的滤光片，方法包括：获取同一时刻下且位于同一拍摄位置的每个波段所对应的星空图像；针对每个波段的星空图像，确定与该星空图像对应的星体数据集合；针对每个波段的星空图像，根据该星空图像的赤经均方差和赤纬均方差，确定该星空图像的总均方差；在所有波段的星空图像的总均方差中确定最小的总均方差，并将与该最小的总均方差对应的波段所对应的滤光片确定为目标滤光片，消除了色差对航天观测设备观测精度造成的影响，提高星空图像的成像质量，且能确定最大化降低色差对观测测量精度影响的滤光片。
Description
技术领域
本公开涉及航天观测技术领域，具体地，涉及一种星空图像色差矫正方法、装置、存储介质及航天观测设备。
背景技术
相关技术中，科研人员对地球同步轨道上运行的星体进行观测的主要手段是地基光学观测。在地基光学观测中，主要选用折射式天文望远镜作为观测平台。星体的观测以测位为主，在使用折射式天文望远镜对星体进行测位的过程中，色差会对望远镜的测量精度产生影响。
发明内容
本公开的目的是提供一种星空图像色差矫正方法、装置、存储介质及航天观测设备，解决了由于色差对导致航天观测设备对星体的侧位测量精度低的问题。
为了实现上述目的，第一方面，本公开提供一种星空图像色差矫正方法，所述方法应用于航天观测设备，所述航天观测设备设置有多个不同波段的滤光片，所述方法包括：
获取同一时刻下且位于同一拍摄位置的每个所述波段所对应的星空图像；
针对每个所述波段的星空图像，确定与该星空图像对应的星体数据集合，其中，该星体数据集合中包括与该星空图像中所有星体对应的实际赤经值、标准赤经值、实际赤纬值和标准赤纬值；
针对每个所述波段的星空图像，根据该星空图像中所有星体的实际赤经值和标准赤经值，确定该星空图像的赤经均方差，并根据该星空图像中所有星体的实际赤纬值和标准赤纬值，确定该星空图像的赤纬均方差；
针对每个所述波段的星空图像，根据该星空图像的赤经均方差和赤纬均方差，确定该星空图像的总均方差；
在所有波段的星空图像的总均方差中确定最小的总均方差，并将与该最小的总均方差对应的波段所对应的滤光片确定为目标滤光片。
可选地，所述针对每个所述波段的星空图像，确定与该星空图像对应的星体数据集合，包括：
针对每个所述波段的星空图像，根据星表匹配的四边形识别算法和预设星表，识别该星空图像中每个星体的星表区域；
根据每个所述星体的星表区域和预设的星***置算法，确定每个所述星体的实际赤经值和实际赤纬值，并根据每个所述星体的星表区域和所述预设星表，确定每个所述星体的标准赤经值和标准赤纬值；
根据所述实际赤经值、所述实际赤纬值、所述标准赤经值和所述标准赤纬值，确定与该星空图像对应的星体数据集合；
其中，所述预设星表中存储有每个恒星的标准赤经值和标准赤纬值。
可选地，所述根据所述实际赤经值、所述实际赤纬值、所述标准赤经值和所述标准赤纬值，确定与该星空图像对应的星体数据集合，包括：
将每种星体数据和与该种星体数据对应的数据标识组成对应关系，其中，该种星体数据包括实际赤经值、标准赤经值、实际赤纬值和标准赤纬值中的一种；
将得到的所有对应关系存储于初始数据集合中，得到所述星空图像对应的星体数据集合。
可选地，所述波段包括350纳米-500纳米、500纳米-650纳米、650纳米-850纳米和750纳米-900纳米。
第二方面，本公开提供一种星空图像色差矫正装置，所述装置应用于航天观测设备，所述航天观测设备设置有多个不同波段的滤光片，所述装置包括：
获取模块，用于获取同一时刻下且位于同一拍摄位置的每个所述波段所对应的星空图像；
第一确定模块，用于针对每个所述波段的星空图像，确定与该星空图像对应的星体数据集合，其中，该星体数据集合中包括与该星空图像中所有星体对应的实际赤经值、标准赤经值、实际赤纬值和标准赤纬值；
第二确定模块，用于针对每个所述波段的星空图像，根据该星空图像中所有星体的实际赤经值和标准赤经值，确定该星空图像的赤经均方差，并根据该星空图像中所有星体的实际赤纬值和标准赤纬值，确定该星空图像的赤纬均方差；
第三确定模块，用于针对每个所述波段的星空图像，根据该星空图像的赤经均方差和赤纬均方差，确定该星空图像的总均方差；
第四确定模块，用于在所有波段的星空图像的总均方差中确定最小的总均方差，并将与该最小的总均方差对应的波段所对应的滤光片确定为目标滤光片。
可选地，所述第一确定模块包括：
识别子模块，用于针对每个所述波段的星空图像，根据星表匹配的四边形识别算法和预设星表，识别该星空图像中每个星体的星表区域；
第一确定子模块，用于根据每个所述星体的星表区域和预设的星***置算法，确定每个所述星体的实际赤经值和实际赤纬值，并根据每个所述星体的星表区域和所述预设星表，确定每个所述星体的标准赤经值和标准赤纬值；
第二确定子模块，用于根据所述实际赤经值、所述实际赤纬值、所述标准赤经值和所述标准赤纬值，确定与该星空图像对应的星体数据集合；
其中，所述预设星表中存储有每个恒星的标准赤经值和标准赤纬值。
可选地，所述第二确定子模块包括：
对应关系确定子模块，用于将每种星体数据和与该种星体数据对应的数据标识组成对应关系，其中，该种星体数据包括实际赤经值、标准赤经值、实际赤纬值和标准赤纬值中的一种；
集合确定子模块，用于将得到的所有对应关系存储于初始数据集合中，得到所述星空图像对应的星体数据集合。
可选地，所述波段包括350纳米-500纳米、500纳米-650纳米、650纳米-850纳米和750纳米-900纳米。
第三方面，本公开提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现第一方面中任一项所述方法的步骤。
第四方面，本公开提供一种航天观测设备，包括设置在多通道航天观测设备上多个不同波段的滤光片；
所述航天观测设备还包括处理器，用于执行权第一方面中任一项所述方法的步骤。
通过上述技术方案，航天观测设备设置有多个不同波段的滤光片，由此消除了色差对航天观测设备观测精度造成的影响，提高星空图像的成像质量；且对在不同波段的滤光片下得到的星空图像的赤纬和赤经进行分析，确定最大化降低色差对观测测量精度影响的滤光片。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是根据一示例性实施例示出的一种星空图像色差矫正方法的流程图。
图2是根据一示例性实施例示出的一种星空图像色差矫正装置的框图。
图3是根据一示例性实施例示出的一种航天观测设备的框图。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
正如背景技术所言，星体观测的测量精度受色差影响较大，而色差问题可能导致星象边缘模糊，会影响星象轮廓、光度标定、星象定心、天文定位等问题。同理，在对空间碎片进行观测时，也受色差影响较大。其中，空间碎片，是指人类空间活动的产物。包括完成任务的火箭箭体和卫星本体、火箭的喷射物、在执行航天任务过程中的抛弃物、空间物体之间的碰撞产生的碎块等，是空间环境的主要污染源。由于某些需要，需要对地球同步轨道上运行的空间碎片进行观测，观测精度是重要的指标之一。
为了解决上述问题，本公开提供一种星空图像色差矫正方法、装置、存储介质及航天观测设备，航天观测设备设置有多个不同波段的滤光片，由此消除了色差对航天观测设备观测精度造成的影响，提高星空图像的成像质量；且对在不同波段的滤光片下得到的星空图像的赤纬和赤经进行分析，确定最大化降低色差对观测测量精度影响的滤光片。
以下结合附图说明对本公开进行进一步说明。
图1是根据一示例性实施例示出的一种星空图像色差矫正方法的流程图。该星空图像色差矫正方法例如可以应用于航天观测设备，该航天观测设备设置有多个不同波段的滤光片，如图1所示，方法包括以下步骤：
S101，获取同一时刻下且位于同一拍摄位置的每个波段所对应的星空图像。
S102，针对每个波段的星空图像，确定与该星空图像对应的星体数据集合，其中，该星体数据集合中包括与该星空图像中所有星体对应的实际赤经值、标准赤经值、实际赤纬值和标准赤纬值。
其中，赤经和赤纬是天文学中的一种坐标，它是以地心为中心,以地轴延长线的端点为天极，与赤道平面平行的一组平面为赤纬，与之垂直的则是赤经。本方案是通过对星空图像进行分析处理，确定星体在天文学中中的位置坐标。
S103，针对每个波段的星空图像，根据该星空图像中所有星体的实际赤经值和标准赤经值，确定该星空图像的赤经均方差，并根据该星空图像中所有星体的实际赤纬值和标准赤纬值，确定该星空图像的赤纬均方差。
其中，均方差是反映估计量与被估计量之间差异程度的一种度量，换句话说，参数估计值(例如实际赤纬值)与参数真值(标准赤纬值)之差的平方的期望值。均方差可以评价数据的变化程度，均方差的值越小，说明参数估计值具有更好的精确度。
S104，针对每个波段的星空图像，根据该星空图像的赤经均方差和赤纬均方差，确定该星空图像的总均方差。
其中，星空图像的总均方差例如可以是赤经均方差的平方与赤纬均方差的平方之和的开方结果值。
S105，在所有波段的星空图像的总均方差中确定最小的总均方差，并将与该最小的总均方差对应的波段所对应的滤光片确定为目标滤光片。
示例地，若存在3个波段(第一波段、第二波段和第三波段)，则获取的星空图像为3张，而根据计算，第二波段的星空图像的总均方差相比第二波段和第三波段星空图像的总均方差都小，则表明第二波段对应的滤光片则为目标滤光片。
采用上述技术方案，航天观测设备设置有多个不同波段的滤光片，滤光片可以屏蔽滤光片表征的波段附近以外的光线进入成像焦面，由此消除了色差对航天观测设备观测精度造成的影响，提高星空图像的成像质量，减小星像轮廓，消除周围星像轮廓的叠加；且对在不同波段的滤光片下得到的星空图像的赤纬和赤经进行分析，确定最大化降低色差对观测测量精度影响的滤光片。
在一些实施方式中，图1所示的S102可以包括以下步骤：
首先，针对每个波段的星空图像，根据星表匹配的四边形识别算法和预设星表，识别该星空图像中每个星体的星表区域。其中，四边形识别算法是一种星表区域匹配算法，具体来讲，首先确定星空图像中四个星体所组成的四边形区域，再从预设星表中匹配出与该四边形区域相等同的区域，该区域则是该星空图像中星体对应的星表区域。需要说明的是，四边形识别算法可以从相关技术中得到，本实施例在此不做赘述。
接着，根据每个星体的星表区域和预设的星***置算法，确定每个星体的实际赤经值和实际赤纬值，并根据每个星体的星表区域和预设星表，确定每个星体的标准赤经值和标准赤纬值。其中，预设星表中存储有每个恒星的标准赤经值和标准赤纬值。需要说明的是，星***置算法可以从相关技术中得到，本实施例在此不做赘述。
然后，根据所述实际赤经值、所述实际赤纬值、所述标准赤经值和所述标准赤纬值，确定与该星空图像对应的星体数据集合。
其中，所述预设星表中存储有每个恒星的标准赤经值和标准赤纬值。
在一些实施方式中，根据所述实际赤经值、所述实际赤纬值、所述标准赤经值和所述标准赤纬值，确定与该星空图像对应的星体数据集合可以包括以下步骤：
首先，将每种星体数据和与该种星体数据对应的数据标识组成对应关系；接着，将得到的所有对应关系存储于初始数据集合中，得到所述星空图像对应的星体数据集合。
其中，星体数据包括多种，具体来讲，星体数据包括了实际赤经值、标准赤经值、实际赤纬值和标准赤纬值。
数据标识可以采用数字标识，也可以采用字符标识。本实施例对此不作限定。
可以理解的是，为了便于查询，可以为每种星体数据设置唯一的数据标识，将数据标识和具体的星体数据组成对应关系，便于计算机可以直接依据数据标识对相应的数据进行查询，提高查询效率。
在一些实施方式中，所述波段包括350纳米-500纳米、500纳米-650纳米、650纳米-850纳米和750纳米-900纳米。
下表为某时刻和某天区在多个波段分别拍摄到的星空图像所对应的赤经和赤纬数据，具体的：
如上表所示，B波段的波段范围为350纳米-500纳米，V波段的波段范围为500纳米-650纳米，R波段的波段范围为650纳米-850纳米，I波段的波段范围为750纳米-900纳米，由于总均方差的高低可以反映测量精度的高低，根据上表可以得到，不同波段图像的测量精度从高到低依次为：R波段、V波段、B波段、I波段，因此，R波段所对应的滤光片为目标滤光片。
本公开提供一种星空图像色差矫正装置，图2是根据一示例性实施例示出的一种星空图像色差矫正装置的框图，所述装置200应用于航天观测设备，所述航天观测设备设置有多个不同波段的滤光片，所述装置200包括：
获取模块201，用于获取同一时刻下且位于同一拍摄位置的每个所述波段所对应的星空图像；
第一确定模块202，用于针对每个所述波段的星空图像，确定与该星空图像对应的星体数据集合，其中，该星体数据集合中包括与该星空图像中所有星体对应的实际赤经值、标准赤经值、实际赤纬值和标准赤纬值；
第二确定模块203，用于针对每个所述波段的星空图像，根据该星空图像中所有星体的实际赤经值和标准赤经值，确定该星空图像的赤经均方差，并根据该星空图像中所有星体的实际赤纬值和标准赤纬值，确定该星空图像的赤纬均方差；
第三确定模块204，用于针对每个所述波段的星空图像，根据该星空图像的赤经均方差和赤纬均方差，确定该星空图像的总均方差；
第四确定模块205，用于在所有波段的星空图像的总均方差中确定最小的总均方差，并将与该最小的总均方差对应的波段所对应的滤光片确定为目标滤光片。
可选地，所述第一确定模块202包括：
识别子模块，用于针对每个所述波段的星空图像，根据星表匹配的四边形识别算法和预设星表，识别该星空图像中每个星体的星表区域；
第一确定子模块，用于根据每个所述星体的星表区域和预设的星***置算法，确定每个所述星体的实际赤经值和实际赤纬值，并根据每个所述星体的星表区域和所述预设星表，确定每个所述星体的标准赤经值和标准赤纬值；
第二确定子模块，用于根据所述实际赤经值、所述实际赤纬值、所述标准赤经值和所述标准赤纬值，确定与该星空图像对应的星体数据集合；
其中，所述预设星表中存储有每个恒星的标准赤经值和标准赤纬值。
可选地，所述第二确定子模块包括：
对应关系确定子模块，用于将每种星体数据和与该种星体数据对应的数据标识组成对应关系，其中，该种星体数据包括实际赤经值、标准赤经值、实际赤纬值和标准赤纬值中的一种；
集合确定子模块，用于将得到的所有对应关系存储于初始数据集合中，得到所述星空图像对应的星体数据集合。
可选地，所述波段包括350纳米-500纳米、500纳米-650纳米、650纳米-850纳米和750纳米-900纳米。
关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
本公开还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述方法实施例中任一项所述星空图像色差矫正方法的步骤。
本公开还提供一种航天观测设备，包括设置在多通道航天观测设备上多个不同波段的滤光片；所述航天观测设备还包括处理器，用于执行上述方法实施例中任一项所述星空图像色差矫正方法的步骤。
图3是根据一示例性实施例示出的一种航天观测设备300的框图。如图3所示，该航天观测设备300可以包括：处理器301，存储器302。该航天观测设备300还可以包括多媒体组件303，输入/输出(I/O)接口304，以及通信组件305中的一者或多者。
其中，处理器301用于控制该航天观测设备300的整体操作，以完成上述的星空图像色差矫正方法中的全部或部分步骤。存储器302用于存储各种类型的数据以支持在该航天观测设备300的操作，这些数据例如可以包括用于在该航天观测设备300上操作的任何应用程序或方法的指令，以及应用程序相关的数据，例如联系人数据、收发的消息、图片、音频、视频等等。该存储器302可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，例如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，简称SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EPROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，简称PROM)，只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
多媒体组件303可以包括屏幕和音频组件。其中屏幕例如可以是触摸屏，音频组件用于输出和/或输入音频信号。例如，音频组件可以包括一个麦克风，麦克风用于接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器302或通过通信组件305发送。音频组件还包括至少一个扬声器，用于输出音频信号。I/O接口304为处理器301和其他接口模块之间提供接口，上述其他接口模块可以是键盘，鼠标，按钮等。这些按钮可以是虚拟按钮或者实体按钮。
通信组件305用于该航天观测设备300与其他设备之间进行有线或无线通信。无线通信，例如Wi-Fi，蓝牙，近场通信(Near Field Communication，简称NFC)，2G、3G或4G，或它们中的一种或几种的组合，因此相应的该通信组件305可以包括：Wi-Fi模块，蓝牙模块，NFC模块。
在一示例性实施例中，航天观测设备300可以被一个或多个应用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，简称DSP)、数字信号处理设备(Digital Signal Processing Device，简称DSPD)、可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，简称PLD)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述的星空图像色差矫正方法。
在另一示例性实施例中，还提供了一种包括程序指令的计算机可读存储介质，该程序指令被处理器执行时实现上述的星空图像色差矫正方法的步骤。例如，该计算机可读存储介质可以为上述包括程序指令的存储器302，上述程序指令可由航天观测设备300的处理器301执行以完成上述的星空图像色差矫正方法。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。
Claims (6)
1.一种星空图像色差矫正方法，其特征在于，所述方法应用于航天观测设备，所述航天观测设备设置有多个不同波段的滤光片，所述方法包括：
获取同一时刻下且位于同一拍摄位置的每个所述波段所对应的星空图像；
针对每个所述波段的星空图像，确定与该星空图像对应的星体数据集合，其中，该星体数据集合中包括与该星空图像中所有星体对应的实际赤经值、标准赤经值、实际赤纬值和标准赤纬值；
针对每个所述波段的星空图像，根据该星空图像中所有星体的实际赤经值和标准赤经值，确定该星空图像的赤经均方差，并根据该星空图像中所有星体的实际赤纬值和标准赤纬值，确定该星空图像的赤纬均方差；
针对每个所述波段的星空图像，根据该星空图像的赤经均方差和赤纬均方差，确定该星空图像的总均方差；
在所有波段的星空图像的总均方差中确定最小的总均方差，并将与该最小的总均方差对应的波段所对应的滤光片确定为目标滤光片；
所述针对每个所述波段的星空图像，确定与该星空图像对应的星体数据集合，包括：针对每个所述波段的星空图像，根据星表匹配的四边形识别算法和预设星表，识别该星空图像中每个星体的星表区域；根据每个所述星体的星表区域和预设的星***置算法，确定每个所述星体的实际赤经值和实际赤纬值，并根据每个所述星体的星表区域和所述预设星表，确定每个所述星体的标准赤经值和标准赤纬值；根据所述实际赤经值、所述实际赤纬值、所述标准赤经值和所述标准赤纬值，确定与该星空图像对应的星体数据集合；其中，所述预设星表中存储有每个恒星的标准赤经值和标准赤纬值；
所述根据所述实际赤经值、所述实际赤纬值、所述标准赤经值和所述标准赤纬值，确定与该星空图像对应的星体数据集合，包括：将每种星体数据和与该种星体数据对应的数据标识组成对应关系，其中，该种星体数据包括实际赤经值、标准赤经值、实际赤纬值和标准赤纬值中的一种；将得到的所有对应关系存储于初始数据集合中，得到所述星空图像对应的星体数据集合。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述波段包括350纳米-500纳米、500纳米-650纳米、650纳米-850纳米和750纳米-900纳米。
3.一种星空图像色差矫正装置，其特征在于，所述装置应用于航天观测设备，所述航天观测设备设置有多个不同波段的滤光片，所述装置包括：
获取模块，用于获取同一时刻下且位于同一拍摄位置的每个所述波段所对应的星空图像；
第一确定模块，用于针对每个所述波段的星空图像，确定与该星空图像对应的星体数据集合，其中，该星体数据集合中包括与该星空图像中所有星体对应的实际赤经值、标准赤经值、实际赤纬值和标准赤纬值；
第二确定模块，用于针对每个所述波段的星空图像，根据该星空图像中所有星体的实际赤经值和标准赤经值，确定该星空图像的赤经均方差，并根据该星空图像中所有星体的实际赤纬值和标准赤纬值，确定该星空图像的赤纬均方差；
第三确定模块，用于针对每个所述波段的星空图像，根据该星空图像的赤经均方差和赤纬均方差，确定该星空图像的总均方差；
第四确定模块，用于在所有波段的星空图像的总均方差中确定最小的总均方差，并将与该最小的总均方差对应的波段所对应的滤光片确定为目标滤光片；
所述第一确定模块包括：识别子模块，用于针对每个所述波段的星空图像，根据星表匹配的四边形识别算法和预设星表，识别该星空图像中每个星体的星表区域；第一确定子模块，用于根据每个所述星体的星表区域和预设的星***置算法，确定每个所述星体的实际赤经值和实际赤纬值，并根据每个所述星体的星表区域和所述预设星表，确定每个所述星体的标准赤经值和标准赤纬值；第二确定子模块，用于根据所述实际赤经值、所述实际赤纬值、所述标准赤经值和所述标准赤纬值，确定与该星空图像对应的星体数据集合；其中，所述预设星表中存储有每个恒星的标准赤经值和标准赤纬值；
所述第二确定子模块包括：对应关系确定子模块，用于将每种星体数据和与该种星体数据对应的数据标识组成对应关系，其中，该种星体数据包括实际赤经值、标准赤经值、实际赤纬值和标准赤纬值中的一种；集合确定子模块，用于将得到的所有对应关系存储于初始数据集合中，得到所述星空图像对应的星体数据集合。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述波段包括350纳米-500纳米、500纳米-650纳米、650纳米-850纳米和750纳米-900纳米。
5.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1或2所述方法的步骤。
6.一种航天观测设备，其特征在于，包括设置在多通道航天观测设备上多个不同波段的滤光片；
所述航天观测设备还包括处理器，用于执行权利要求1或2所述方法的步骤。
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