基于天文相機和赤道儀的導星算法研究與實現(xiàn).pdf

1、地面上的天文觀測由于地球大氣層和自轉(zhuǎn)的影響，星體在觀測視野中會隨時間不斷的移動。為了保證使用長曝光時間的深空攝影的圖像質(zhì)量，需要星體在觀測圖像中的位置保持長時間不變。為此，人們發(fā)展了利用天文相機和赤道儀的天文導星方法，來實現(xiàn)跟蹤視野中的星體。本文首先介紹了導星相關的天文學基礎知識;接著在闡明導星方法目的和原理的基礎上，對導星算法的整體結(jié)構(gòu)與流程進行了分析;然后按照導星算法流程中的順序，對星體圖像去噪、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星算法的各部分，進行了詳細的研究與實現(xiàn);最后，本文使用仿真測試驗證了導星算法的可行性，并在導星實驗中獲得了較好的導星效果。
　　在實現(xiàn)過程中，本文參考了圖像處理領域的基礎算法，以及自動控制領域中的控制原理。星體圖像去噪算法使用了圖像處理領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態(tài)擴張的搜索框，實現(xiàn)了自適應的星體搜索功能;星體定位算法考慮到時間和

3、精度之間的平衡，實現(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的時間連貫性，以及大小、亮度等特征實現(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控制算法的基礎上進行了少許的改進，并結(jié)合導星實驗的具體數(shù)據(jù)實現(xiàn)了更適合導星環(huán)境的控制算法。除此之外，為了提高算法實現(xiàn)的可擴展性和可維護性，本文使用了若干軟件工程中的方法和模式對算法進行了模塊化。
　　在測試和實驗階段，本文利用