(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211326021.3 (22)申请日 2022.10.27 (71)申请人 之江实验室 地址 311100 浙江省杭州市余杭区之江实 验室南湖总部 (72)发明人 万晓伟　王刚毅　侯月　王云飞　 陈子路　汪逸群　高飞雪　 (74)专利代理 机构 杭州求是专利事务所有限公 司 33200 专利代理师 邱启旺 (51)Int.Cl. G06T 7/00(2017.01) G06T 7/20(2017.01) G01C 25/00(2006.01) (54)发明名称 一种动态星敏感器暗弱恒星光斑的检测方 法及装置、 介质 (57)摘要 本发明公开了一种动态星敏感器暗弱恒星 光斑的检测方法及装置、 介质。 该检测方法首先 利用从初始帧图像中检测到的恒星光斑的信息 构建在未来时刻的恒星光斑预测图像， 然后利用 预测图像和采集的图像之间的相关性建立恒星 光斑的观测概率； 再基于恒 星光斑在序列图像中 的运动约束和角距约束， 建立恒 星光斑的联合观 测概率； 最后通过贝叶斯方法， 依据最大后验估 计准则， 构建对运动状态的最优估计， 进而检测 出恒星光斑。 本发明实现了星敏感器在动态情况 下暗弱恒 星光斑的检测， 提高了检测到的恒星光 斑的数目， 提升了星敏感器输出姿态的准确率、 可靠性和更新率， 最终提升了星敏感器的动态性 能。 权利要求书2页 说明书11页 附图4页 CN 115375695 A 2022.11.22 CN 115375695 A 1.一种动态星敏感器暗弱恒星光斑的检测方法， 其特 征在于， 包 含以下步骤： （1） 根据星敏感器的动态条件设计曝光时间； （2） 从初始帧图像中得到恒星光斑的初始位置及星敏感器的初始运动速率和初始加速 度， 并建立所述初始运动速率和所述初始加速度的值 域， 即运动状态的值 域； （3） 从步骤 （2） 中所述运动 状态的值域中确定某一运动 状态作为候选运动 状态， 根据候 选运动状态和恒星在初始帧图像中的初始位置， 预测下一个采样时刻恒星光斑的位置和即 时运动速率， 基于预测的恒星光斑的位置和即时运动速率构建恒星光斑的预测图像； （4） 利用步骤 （3） 中的所述预测图像和采集的成像图像之间的相 关性建立恒星光斑的 观测概率； （5） 根据恒星光斑的运动约束和角距约束， 建立序列图像中恒星光斑的联合观测概 率； （6） 重复步骤 （3） ‑（5） ， 设定步进宽度， 遍历步骤 （2） 中所述运动状态的值域， 得到运动 状态对应的恒星光斑的联合观测概 率； （7） 根据对运动状态的最大后验 估计， 检测出序列图像中的恒星光斑。 2.权利要求1所述的动态星敏感器暗弱恒星光斑的检测方法， 其特征在于， 所述步骤 （1） 中曝光时间的确定方法为： 通过限定恒星光斑拖尾长度来约束 星敏感器的 曝光时间； 在此动态条件下， 取恒星光斑拖尾长度为 ， 在一定旋转速率的动态条件下， 曝光时间 需满足下式描述的关系： 对 、 和 的余弦的平方求积， 再对其和2倍 求商， 再对其求反正弦， 再对其求0.5 倍 求商得到 的最小值； 其中， 表示速率， 为星敏感器的焦距， 为星敏感器的像元尺寸， 为星敏感器的 半视场角。 3.根据权利要求1所述的动态星敏感器暗弱恒星光斑的检测方法， 其特征在于， 所述步 骤 （3） 中， 所述恒星光斑的预测图像由元 素值、 光斑位置、 运动方向和长度决定 。 4.根据权利要求3所述的动态星敏感器暗弱恒星光斑的检测方法， 其特征在于， 所述恒 星光斑的预测图像表示为 ， 为包含 个元素的矩阵， 第 个元素的元素值 表 示为： 当 属于 时， 等于1； 否则， 等于0； 其中， 为穿过矩阵中心的一组值为1的元素集合， 这些元素表示光斑， 其构成的直线 与水平方向的夹角定义了恒星光斑预测图像的方向， 即恒星光斑运动方向， 这些像素 的个 数定义了光斑的长度， 取矩阵单边长度 。 5.根据权利要求1所述的动态星敏感器暗弱恒星光斑的检测方法， 其特征在于， 所述步 骤 （4） 中利用相关性建立恒星光斑的观测概 率， 表达式为： 对 和 求互相关运算得到 ； 求 和 的差的平方， 再除以 的平方， 然后除 以‑2， 再对其求基于底数E的指数运算， 然后除以 倍的 ， 最后得到 的 ；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115375695 A 2减去所有 中的最小值得到第一差值， 所有 中的最大值减去所有 中的最小值得到第二差值， 再用第一差值除以第二差值， 得到 的 ； 其中， 、 和 分别表示恒星光斑 的成像图像、 预测图像和相关性计算结果， 和 分别表示描述恒星光斑观测概率的高斯函数的均值和标准差， 和 分别表示计算 的恒星光斑的观测概 率和归一 化后的恒星光斑的观测概 率， 表示恒星光斑 的观测。 6.根据权利要求1所述的动态星敏感器暗弱恒星光斑的检测方法， 其特征在于， 所述步 骤 （5） 中， 利用角距约束和运动约束， 将序列图像中的恒星光斑联合成一个恒星光斑， 以建 立所述恒星光斑的联合观测概 率， 所述恒星光斑的联合观测概 率 表示为： 求 和 的差的平方， 再 除以 的平方， 然后除以 ‑2， 再对其求基于底数E的指数运 算， 然后除以 倍的 ， 遍历 和 的所有值， 并求解其连乘， 得到在 条件下对 的 ； 其中， 表示序列图像中所有恒星光斑的联合观测， 表示对应的运动状态， 表示第 帧序列图像， 表示第 个恒星光斑。 7.根据权利要求1所述的动态星敏感器暗弱恒星光斑的检测方法， 其特征在于， 所述步 骤 （7） 中， 所述恒星光斑的检测等效于对运动状态的最优估计， 根据对运动状态的最大后验 估计， 以得到最优运动状态。 8.一种动态星敏感器暗弱恒星光斑的检测装置， 其特征在于， 包括一个或多个处理器， 用于实现权利要求1 ‑7中任一项所述的动态星敏感器暗弱恒星光斑的检测方法。 9.一种计算机可读存储介质， 其上存储有程序， 其特征在于， 该程序被处理器执行时， 用于实现权利要求1 ‑7中任一项所述的动态星敏感器暗弱恒星光斑的检测方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115375695 A 3