一种空间暗弱目标探测方法与流程

本发明属于星敏感器图像处理领域，涉及一种对空间目标的探测方法。

背景技术：

1、在空间暗弱目标的探测中，星敏感器拍摄的图像存在多种噪声，其中包括读出噪声、散粒噪声、固定图像噪声等，会直接对成像质量造成影响，从而影响空间暗弱目标的探测效果。

2、多帧叠加方法是一种将同一目标沿目标运动方向进行多帧逐一叠加提升探测灵敏度的方法，该方法通过将多帧图像中的目标进行叠加，削弱背景中随机噪声的影响，增强待测目标的能量，提升目标信噪比，达到易于检测空间暗弱目标的目的。其原理较为简单，提升目标灵敏度效果较好，在叠加精确度方面具有研究价值。但该方法适用于已知目标先验运动信息的目标检测，不适用于未知先验信息的目标检测。

3、传统的多帧叠加方法对无背景杂光、背景较为均匀的星图叠加效果较为明显，但当被叠加帧出现图像质量较差，例如出现背景杂光或过度曝光时，部分图像质量较差的图像会影响整体叠加的效果。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种空间暗弱目标探测方法，先对图像质量进行评价，再根据各帧图像质量给予加权叠加，降低质量较差图像对叠加影响的同时提升质量较好图像对叠加的影响，实现基于图像的自适应多帧叠加。

2、本发明的技术解决方案是：一种空间暗弱目标探测方法，包括如下步骤：

3、(1)利用探测器获取初始图像序列，建立探测器的星点提取概率与星点平均信噪比之间的关系曲线，将关系曲线中提取概率为50％的位置作为探测极限的平均信噪比snr；

4、(2)根据探测极限的平均信噪比snr，获取星点能被成功检测的检测阈值q；

5、(3)基于检测阈值q，构建图像质量评价参数e；

6、(4)根据图像质量评价参数e将初始图像序列中各图像赋予不同的权重，将权重进行归一化，将各图像所有位置像素的灰度值与其相应的权重相乘，得到加权后的图像序列；

7、(5)将加权后的图像序列进行叠加处理，并从叠加后的图像中提取暗弱目标。

8、进一步的，所述的建立探测器的星点提取概率与星点平均信噪比之间的关系曲线，具体为：分别将星点设定为不同星等，使用探测器采集多组包含不同星等的图像，对多组图像中的星点进行提取，并统计各星等星点的提取概率，得到星等与提取概率关系曲线；然后将星等与提取概率关系曲线中各星等星点的平均信噪比进行统计，由此得到星点平均信噪比与星点提取概率之间的关系曲线。

9、进一步的，所述的星点能被成功检测的检测阈值

10、进一步的，所述的图像质量评价参数e＝emax/eex，其中eex＝q·σs，σs为单个像素中存在的噪声，emax为图像中的星点像素中能量的最大值。

11、进一步的，所述的根据图像质量评价参数e将初始图像序列中各图像赋予不同的权重，采用的方式为图像质量评价参数e与权重呈线性关系的线性加权。

12、进一步的，所述的根据图像质量评价参数e将初始图像序列中各图像赋予不同的权重，采用的方式为将图像质量评价参数e进行对数以及平方根处理后作为权重的对数。

13、进一步的，所述的根据图像质量评价参数e将初始图像序列中各图像赋予不同的权重，采用的方式为平方根加权。

14、进一步的，所述的根据图像质量评价参数e将初始图像序列中各图像赋予不同的权重，采用的方式为0-1加权。

15、本发明与现有技术相比的优点在于：本发明方法首先对探测器的探测极限进行测量，测量探测器星点提取概率和平均信噪比之间的关系，将探测概率为50％作为探测极限。接着，根据探测器的信噪比求解原理、最佳孔径半径等因素，得到探测器探测极限能量。将图像序列中各帧图像的最大能量与探测器能量之比作为图像的评价参数。根据各个图像的评价参数，对该图像进行加权，并进行叠加，实现自适应加权叠加提升星点灵敏度。采用本发明方法可以显著降低质量较差图像对叠加影响，提升质量较好图像对叠加的影响，从而有效解决序列图像质量一致性差导致的精度退化问题，增强空间暗弱目标探测的灵敏度。

技术特征：

1.一种空间暗弱目标探测方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种空间暗弱目标探测方法，其特征在于：所述的建立探测器的星点提取概率与星点平均信噪比之间的关系曲线，具体为：分别将星点设定为不同星等，使用探测器采集多组包含不同星等的图像，对多组图像中的星点进行提取，并统计各星等星点的提取概率，得到星等与提取概率关系曲线；然后将星等与提取概率关系曲线中各星等星点的平均信噪比进行统计，由此得到星点平均信噪比与星点提取概率之间的关系曲线。

3.根据权利要求1所述的一种空间暗弱目标探测方法，其特征在于：所述的星点能被成功检测的检测阈值

4.根据权利要求3所述的一种空间暗弱目标探测方法，其特征在于：所述的图像质量评价参数e＝emax/eex，其中eex＝q·σs，σs为单个像素中存在的噪声，emax为图像中的星点像素中能量的最大值。

5.根据权利要求4所述的一种空间暗弱目标探测方法，其特征在于：所述的根据图像质量评价参数e将初始图像序列中各图像赋予不同的权重，采用的方式为图像质量评价参数e与权重呈线性关系的线性加权。

6.根据权利要求4所述的一种空间暗弱目标探测方法，其特征在于：所述的根据图像质量评价参数e将初始图像序列中各图像赋予不同的权重，采用的方式为将图像质量评价参数e进行对数以及平方根处理后作为权重的对数。

7.根据权利要求4所述的一种空间暗弱目标探测方法，其特征在于：所述的根据图像质量评价参数e将初始图像序列中各图像赋予不同的权重，采用的方式为平方根加权。

8.根据权利要求4所述的一种空间暗弱目标探测方法，其特征在于：所述的根据图像质量评价参数e将初始图像序列中各图像赋予不同的权重，采用的方式为0-1加权。

技术总结
一种空间暗弱目标探测方法，首先对探测器的探测极限进行测量，测量探测器星点提取概率和平均信噪比之间的关系，将探测概率为50％作为探测极限。接着，根据探测器的信噪比求解原理、最佳孔径半径等因素，得到探测器探测极限能量。将图像序列中各帧图像的最大能量与探测器能量之比作为图像的评价参数。根据各个图像的评价参数，对该图像进行加权，并进行叠加，实现自适应加权叠加提升星点灵敏度。采用本发明方法可以显著降低质量较差图像对叠加影响，提升质量较好图像对叠加的影响，从而有效解决序列图像质量一致性差导致的精度退化问题，增强空间暗弱目标探测的灵敏度。

技术研发人员：张得阳,郑然,孟小迪,齐静雅,程会艳,李玉明,王苗苗,武延鹏,桑海瑞,雷开宇
受保护的技术使用者：北京控制工程研究所
技术研发日：
技术公布日：2025/4/17