基于天文相機(jī)和赤道儀的導(dǎo)星算法研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、地面上的天文觀測(cè)由于地球大氣層和自轉(zhuǎn)的影響，星體在觀測(cè)視野中會(huì)隨時(shí)間不斷的移動(dòng)。為了保證使用長(zhǎng)曝光時(shí)間的深空攝影的圖像質(zhì)量，需要星體在觀測(cè)圖像中的位置保持長(zhǎng)時(shí)間不變。為此，人們發(fā)展了利用天文相機(jī)和赤道儀的天文導(dǎo)星方法，來實(shí)現(xiàn)跟蹤視野中的星體。本文首先介紹了導(dǎo)星相關(guān)的天文學(xué)基礎(chǔ)知識(shí);接著在闡明導(dǎo)星方法目的和原理的基礎(chǔ)上，對(duì)導(dǎo)星算法的整體結(jié)構(gòu)與流程進(jìn)行了分析;然后按照導(dǎo)星算法流程中的順序，對(duì)星體圖像去噪、星體圖像分割、星體尋找、星體定位、星

2、體跟蹤以及偏移校正等導(dǎo)星算法的各部分，進(jìn)行了詳細(xì)的研究與實(shí)現(xiàn);最后，本文使用仿真測(cè)試驗(yàn)證了導(dǎo)星算法的可行性，并在導(dǎo)星實(shí)驗(yàn)中獲得了較好的導(dǎo)星效果。
　　在實(shí)現(xiàn)過程中，本文參考了圖像處理領(lǐng)域的基礎(chǔ)算法，以及自動(dòng)控制領(lǐng)域中的控制原理。星體圖像去噪算法使用了圖像處理領(lǐng)域中常用的維納濾波方法;星體圖像分割參考了Otsu圖像分割方法;星體尋找算法基于4、8鄰域的基本概念以及動(dòng)態(tài)擴(kuò)張的搜索框，實(shí)現(xiàn)了自適應(yīng)的星體搜索功能;星體定位算法考慮到時(shí)間和

3、精度之間的平衡，實(shí)現(xiàn)了包括峰值定位、質(zhì)心定位以及高斯擬合定位的三種定位方法;星體跟蹤算法利用了星體移動(dòng)的時(shí)間連貫性，以及大小、亮度等特征實(shí)現(xiàn)了鄰域跟蹤星體的效果;偏移校正算法參考了PID控制原理，在PI和PD控制算法的基礎(chǔ)上進(jìn)行了少許的改進(jìn)，并結(jié)合導(dǎo)星實(shí)驗(yàn)的具體數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了更適合導(dǎo)星環(huán)境的控制算法。除此之外，為了提高算法實(shí)現(xiàn)的可擴(kuò)展性和可維護(hù)性，本文使用了若干軟件工程中的方法和模式對(duì)算法進(jìn)行了模塊化。
　　在測(cè)試和實(shí)驗(yàn)階段，本文利用