天文全帧ccd图像拖尾的快速去除方法

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1、第２６卷第４期信号处理Ｖｏｌ．２６．Ｎｏ．４２０１０年４月ＳＩＧＮＡＬＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧＡｐｒ．２０１０天文全帧ＣＣＤ图像拖尾的快速去除方法黄宗福王宏义韩建涛陈曾平（国防科技大学ＡＴＲ重点实验室，长沙４１００７３）摘要：在长时间的天文光电观测系统中，为降低运行成本，往往拆除机械快门。但对于天文全帧ＣＣＤ相机而言，其由此产生的拖尾严重影响了目标的检测性能。本文首先根据全帧ＣＣＤ的工作机理，从理论上分析了ＣＣＤ图像拖尾产生的原因。结合实际工程对空间目标检测的实时性需求，提出一种快速而有效地去除恒星目标竖直

2、拖尾和空间目标倾斜拖尾的方法。最后结合实测数据和硬件平台，验证了该方法的有效性及实时性。关键词：ＣＣＤ；拖尾；空间目标；图像处理；目标检测中图分类号：ＴＰ３９１４１文献标识码：Ａ文章编号：１００３－０５３０（２０１０）０４－０６０７－０５ＱｕｉｃｋＭｅｔｈｏｄｏｆＲｅｍｏｖｉｎｇＳｍｅａｒｉｎＡｓｔｒｏｎｏｍｉｃａｌＦｕｌｌＦｒａｍｅＣＣＤＩｍａｇｅＨＵＡＮＧＺｏｎｇｆｕＷＡＮＧＨｏｎｇｙｉＨＡＮＪｉａｎｔａｏＣＨＥＮＺｅｎｇｐｉｎｇ（ＡＴＲＬａｂ，ＮａｔｉｏｎａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＤ

3、ｅｆｅｎｓｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００７３）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｅｌｏｎｇｔｉｍｅａｓｔｒｏｎｏｍｉｃａｌｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｈｕｔｔｅｒｗｉｌｌｏｆｔｅｎｂｅｒｅｍｏｖｅｄｔｏｄｅｃｒｅａｓｅｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｎｇｃｏｓｔＢｕｔｕｎｄｅｒｔｈｉｓｃｉｒｃｕｍｓｔａｎｃｅｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｓｍｅａｒｎｏｉｓｅｏｎｔａｒｇｅｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎｉｓｍｕｃｈｓｅｒｉｏｕｓｉｎｆｕｌｌｆｒａｍ

4、ｅＣＣＤＢａｓｅｄｏｎｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｆｕｌｌｆｒａｍｅＣＣＤｓｍｅａｒ，ｔｈｅｃａｕｓｅｏｆｆｏｒｍｉｎｇｓｍｅａｒｉｓａｎａｌｙｚｅｄｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｌｙＣｏｍｂｉｎｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅａｃｔｕａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｄｅｍａｎｄｏｆｄｅｔｅｃｔｉｎｇｓｐａｃｅｔａｒｇｅｔｓ，ｉｔｐｕｔｓｆｏｒｗａｒｄａｍｅｔｈｏｄｏｆｒｅｍｏｖｉｎｇｖｅｒｔｉｃａｌｓｍｅａｒｏｆｓｔｅｌｌａｒｔａｒｇｅｔｓａｎｄｇｒａｄｉｅｎｔｓｍｅａｒｏｆｓｐａｃｅｔａｒｇｅｔｓＦｉｎａｌｌｙｔｈｅ

5、ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｒｅａｌｔｉｍｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｒｅｐｒｏｖｅｄｗｉｔｈｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｄｉｍａｇｅｄａｔａａｎｄｈａｒｄｗａｒｅｐｌａｔｆｏｒｍＫｅｙｗｏｒｄｓ：ＣＣＤ；Ｓｍｅａｒ；ＳｐａｃｅＴａｒｇｅｔ；ＩｍａｇｅＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ；ＴａｒｇｅｔＤｅｔｅｃｔｉｏｎ在长时间的天文光电观测系统中，ＣＣＤ相机机械１引言快门在高强度的频繁开闭下容易损坏，加上机械快门ＣＣＤ传感器按照结构可以分为三种，即全帧ＣＣＤ使用寿命限制，从而增加天文光电观测系统的维护成（ＦｕｌｌＦｒａｍｅＣＣ

6、Ｄ）、帧转移ＣＣＤ（ＦｒａｍｅＴｒａｎｓｆｅｒＣＣＤ）本，所以机械快门处于常开状态或者直接拆除。这使［１］以及行间ＣＣＤ（ＩｎｔｅｒｌｉｎｅＣＣＤ）。拖尾是全帧ＣＣＤ得ＣＣＤ图像中拖尾现象相当严重，只能依赖后续的图转移信号电荷时，由于高亮度的拍摄对象在ＣＣＤ非积像处理手段减少拖尾所带来的负面影响。目前，减少分时间发生的漏光电荷与ＣＣＤ传输的信号电荷混合负面影响的方法主要是在目标检测之后剔除虚假目标［６］在一起而造成。虽然可以利用拖尾来检测某类目时，采用去除目标拖尾上的虚假目标来实现。对恒［２］［２］［７

7、］标，但是在一般情况下，拖尾都是降低图像质量、增星这类静止目标拖尾的去除，需要ＣＣＤ相机的曝加图像处理难度的不良因素，是常规目标检测中需要光信息，且算法耗时，无疑增大了实时信息处理系统的尽量避免的。目前可采用以下一些方法来避免拖尾：开销。而对空间目标拖尾，由于其形成与目标的运动使用机械快门以保证ＣＣＤ在非积分时间内不受光源状态密切相关，尚无行之有效的方法去除其拖尾。如持续照射，从而避免拖尾产生；选用如行间ＣＣＤ等不何快速而且有效地去除恒星目标拖尾和空间目标拖尾会产生拖尾或拖尾现象可以忽略的ＣＣＤ传感器；

8、依赖是本领域技术人员一直关注且有重要工程应用价值的后续的图像处理手段等措施减少甚至消除拖尾现技术难题。［３］［４］［５］象。本文首先根据全帧ＣＣＤ的工作机理，分析了ＣＣＤ收稿日期：２００９年３月３１日；修回日期：２００９年９月４日信号处理第２６卷６０８图像拖尾产生的原因。然后结合实际工程对空间目标后面转移到该光敏元的信号电荷造成影响。假如第ｉ检测的实时性需求，提出一种快速而有效地去除拖尾行有亮目标，在曝光电荷转移过程中，对该列第ｉ＋１行的方