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1、第26卷第3期广东工业大学学报Vo.l26No.32009年9月JournalofGuangdongUniversityofTechnologySeptember2009一种新的星像自动搜索算法王娴,苏成悦,王婷婷,周冬跃(广东工业大学物理与光电工程学院,广东广州510006)摘要:提出了一种基于数学形态学的星像自动搜索和新的高斯拟合对星像中心精确定位的算法.并将该算法运用到实际观测的CCD图像中,实现了星像自动搜索与精确定位.测量结果验证了该算法的有效性.关键词:数学形态学;星像搜索;高斯拟合中图分类号:TN911.73文献标识码:A文章编号:1007-7162(2009)03-00
2、77-05星像自动搜索和精确定位越来越受到重视,它VC++平台设计实现了一种自动星像搜索算法.可应用于航天导航和军事等方面.天体测量的常见星像精确定位问题一直很受重视,国内外学者工作是对星像中心位置和光度进行测量,星像中心在这方面做了许多工作,并且已经有了一些有效的位置的精确测量需要两个基本步骤:星像搜索和中定位算法,如:矩方法、高斯拟合法、中值法和寻导法[5,8-9]心精确定位.传统的星像搜索与定位建立在照相技等.Stone等人对各种定位方法的精度和运算[10-13]术的基础上,随着CCD技术的应用和数字图像处理速度等进行了比较和分析.技术的发展,星像自动搜索和精确测量变得可能.本文
3、从两方面开展研究,提出了一种基于数学在早期的照相天体测量技术中,采用照相技术形态学的星像自动搜索和新的高斯拟合对星像中心将星图成像于优质的照相底片上,再用PDS(Photo-精确定位的算法.metricDataSystems)系统中的测微密度计对照相底1算法描述片进行扫描,并将其转化为二维数字图像.Newell和O.Neil(1974)的E-方法是通过对已测得密度轮廓1.1星像搜索[1-2]的数字整形化,该方法可得到精度相当好的图像数学形态学是一种新的非线性图像(信号)处星等,但对于高精度要求而言,该方法仍然只能用于理和分析理论,它摒弃了传统的数值建模及分析的有限的星等范围,且不适用于
4、密集度高的星像图;观点,从集合的角度来刻画和分析图像,具有一套完Herzog和Illingworth(1977)建立了一种从二维扫描整的理论、方法及算法体系.它的基本思想是用具有[3]图像中自动计算星像个数的算法,此算法可用于一定形态的结构元素去度量和提取图像中的对应形计算复杂星等,但不适用于精确光度成像图像;状以达到对图像分析和识别的目的.数学形态学定Butcher(1977)设计的一种交互技术可以用于密集义了两类基本操作)))膨胀和腐蚀.假设A和B是[4]度高的星像图,且对于某些特殊问题而言是一种2Z中的集合.定义如下:最好的方法,但此方法处理速度较慢,且设备要求较膨胀:A被B膨胀
5、定义为高;Stetson(1979)的导数极值搜索算法改进了上述^[5]A©B={z
6、(B)zHAX5}.(1)算法,但此算法仍有以下缺点:对高密集度星像区腐蚀:A被B腐蚀定义为域的搜索需要一定的人工干预,对于大量图像而言A(B={z
7、(B)zAA}.(2)这无疑增加了工作量和整体处理速度,且也融入了^主观因素,从而降低了求解精度.这些算法都是建立其中,B={w
8、w=-b,bIB},(B)z={c
9、c=在人工操作的基础上,使用PDS进行处理,并且算b+z,bIB},B称为结构元素.膨胀与腐蚀是两个基法的实现大都基于UNIX和LINUX操作平台.Peng本的形态学运算,由此又可以定义开、
10、闭等复合形态[6-7]等人(2006)根据Stetson的算法,即星像灰度边学运算.开运算定义为缘分布的近似高斯特征及高斯函数的性质,基于A.B=A(B©B.(3)收稿日期:2009-05-11基金项目:广东工业大学2009年学生课外学术科技项目(200912121CB1)作者简介:王娴(1983-),女,硕士研究生,主要研究方向为数字图像处理.78广东工业大学学报第26卷在精确测量星体中心位置之前,必须将星体目为一个弥散斑,它的分布函数称为点扩散函数.当点标与背景分离开,可以采用一个全局阈值对图像进光源位于光轴轴线上时,像的表达式为22行阈值分割来实现,即对图像二值化.这一过程可用1
11、x+yhp(x,y)=exp-.(5)数学语言描述.设包含目标的图像表示为f(x,y),PDzDz其中,x=1,2,...,m,y=1,2,...,n,阈值分割过程由点扩散函数的表达式可以看出,其分布是一表示如下个二维的高斯分布,其中D为图像扩散系数,z为偏f(x,y)f(x,y)>T,离理想像面的状态.实际的光学系统不是理想光学F(x,y)=(4)0f(x,y)[T.系统,且星体也会偏离光轴线,其所成的像将偏离理想像,但仍可认为其近似符合二维
