星载光电成像系统对空间点目标成像的弥散与拖尾特性研究

星载光电成像系统对空间点目标成像进行探测、识别时,由于受到系统衍射、像差及系统与目标相对运动等因素的影响,点目标成像会产生弥散与拖尾现象。以空间目标可见光反射特性和系统点扩散理论为基础,建立了目标成像弥散的数学物理模型,对系统的衍射、像差造成点目标成像弥散进行了理论分析与数值模拟研究;分析了系统与目标的相对运动关系,推导了单帧积分时间内目标在像平面上拖尾长度的表达式,定量研究了轨道高度、观测角等对拖尾长度的影响。结果表明,像差使目标成像的弥散程度增大,像斑中心强度下降;在成像系统参数及其轨道高度一定的条件下,目标的拖尾长度随着目标轨道高度的降低、观测角的增大而增大。     

基于局部特性实现单帧图像小目标检测的研究

以目标成像点的扩散理论为基础,建立小目标在空域上的灰度特性模型,分析目标、背景和噪声的基本特性。由形态学开闭运算得到各像素位置的灰度变化值,再根据此值确定潜在目标区域。研究了各潜在目标区域的多方向多级梯度特征,实现了单帧图像的小目标检测。研究结果表明,该方法能够有效抑制不均匀背景杂波,增强目标信号,提高单帧亮暗点目标的检测能力。对于信噪比为0.89的图像,可获得34.74的信噪比增益。     

星载光电成像系统空间目标的检测与识别技术研究

针对星载光电成像系统的空间目标检测与识别技术,设计了一套数字信号处理器(DSP)结合现场可编程门阵列(FPGA)的图像处理系统,并提出了一种卫星目标检测与识别方法。在没有先验知识条件下,利用改进的图像差分法对具有星空背景的序列图像进行目标检测,再根据卫星与天然星体具有不同的边缘轮廓信息,通过最小距离分类器识别出卫星目标,获得卫星模板,从而可进行模板匹配以实现卫星的快速检测和识别。实验结果表明,提出的方法相对于传统方法,运算时间减少了15%~40%,满足星载光电成像系统对卫星目标检测与识别的准确性与实时性的要求,在工程实践中具有一定的应用价值。