高色散光纤光谱仪快速目标证认和指向修正的方法及系统

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	高色散光纤光谱仪快速目标证认和指向修正的方法及系统
	余晓光; 季凯帆; 范玉峰; 伦宝利; 丁旭; 辛玉新; 王传军; 业凯; 王德清; 白金明
申请（专利权）人	中国科学院云南天文台
专利号	ZL202211017192.8
申请号	CN202211017192.8
	2023-08-11
申请日期	2023-02-20
公开（公告）号	CN115829916A ; CN115829916B
公开日期	2023-03-21
IPC 分类号	G06T7/00G06T7/33
授权国家	中国
专利类型	发明
专利状态	授权
授权日期	2023-08-11
学科领域	物理学 ; 光学 ; 机械工程 ; 仪器仪表技术 ; 光学技术与仪器 ; 天文仪器
产权排序	1
摘要	本发明公开了一种高色散光纤光谱仪快速目标证认和指向修正的方法及系统，该方法包括以下步骤：观测目标快速证认锁定目标在望远镜指向视场中的成像位置；望远镜指向快速修正，以将观测目标星快速对准光纤孔。本发明能够避免人为证认效率低、误证认、望远镜人为指向修正效率低的情况，提高观测效率。
主权项	1.一种高色散光纤光谱仪快速目标证认和指向修正的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、观测目标快速证认及锁定目标在望远镜指向视场中的成像位置；步骤2、望远镜指向快速修正，将观测目标星快速对准光纤孔。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1中的观测目标快速证认及锁定目标在望远镜指向视场中的成像位置，具体为：步骤1.1、获取目标标准证认图：通过人为给定输入或者输入目标坐标和相关参数通过网络开源星表自动获取目标证认图；步骤1.2、获取导星相机望远镜当前视场成像图：根据相机厂商提供的软件开发工具包(soft develop keil，SDK)控制导星相机曝光成像，获取望远镜当前视场成像图；步骤1.3、对目标标准证认图和导星相机望远镜当前视场成像图进行图像匹配；步骤1.4、确定目标位置：利用图像匹配算法对目标证认图和望远镜当前视场成像图进行匹配，找出目标在望远镜当前指向成像图的位置，并标注出来。 3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1.4中的利用图像匹配算法对目标证认图和望远镜当前视场成像图进行匹配，找出目标在望远镜当前指向成像图的位置，并标注出来，具体为：步骤1.4.1、确认证认图视场大小，取证认图视场要比导星相机的成像视场大，2倍便于图像匹配；步骤1.4.2、对导星相机拍摄到的图像与证认图进行图像匹配，最终将目标星的位置标注出来，并且得到目标所在的像素位置(xobj，yobj)；最终完成观测目标的准确、快速证认过程。 4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2中的望远镜指向快速修正，将观测目标星快速对准光纤孔，具体为：步骤2.1、建立望远镜运动坐标系和导星相机视场坐标系之间的关系；步骤2.2、确定光纤孔在CCD成像图像中的位置，并计算光纤孔成像的中心坐标；步骤2.3、计算观测目标在CCD成像图像中心坐标(xo，yo)；步骤2.4、计算观测目标在CCD成像位置中心坐标与光纤孔位置中心坐标之间的偏差；步骤2.5、判断偏差是否在允许的范围，距离L小于0.2个光纤孔半径，如果是，则结束指向校正，如果偏差大于设定范围，则进行指向偏差校正；其中，L＝square((dx)2+(dy)2)，即x、y坐标偏差的平方和，再开根号；步骤2.6、根据指向偏差结合望远镜运动与导星CCD成像坐标之间的关系，计算出望远镜在运动轴向的运动步长；步骤2.7、将步长传入望远镜控制系统，使其按照步长进行指向修正；步骤2.8、重复进行指向偏差计算步骤2.4，直到指向修正到设定范围内。 5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤2.1中的建立望远镜运动坐标系和导星相机视场坐标系之间的关系，具体为：望远镜有两个运动轴系，假设为X和Y，大多时候由于CCD装调精度问题，望远镜在沿着轴线运动时，导星视场并非严格遵循水平与垂直像素方向移动；望远镜沿X方向运动1角秒，在CCD水平和垂直像素均有运动分量分别为x1，y1；得到：X＝x1+y1，同理，Y轴也一样，Y＝x2+y2，其中，x1,y1,x2,y2直接测出，因此，假如目标在CCD图像像素偏差为dx，dy，设望远镜在X方向需要走A角秒，在Y方向要走B角秒,则Ax1+Bx2＝dx；Ay1+By2＝dy；直接求出A和B；则：A＝(y2dx-x2dy)/(x1y2-x2y1)；B＝(y1dx-x1dy)/(x2y1-x1y2)(1)。 6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤2.2中的确定光纤孔在CCD成像图像中的位置，并计算光纤孔成像的中心坐标，具体为：将图像进行高斯滤波降噪处理，对图像进行自适应二值化处理，得到值为0与1的二值化图像；将二值化翻转，具体地，0变为1,1变为0，光纤孔位置处翻转变为1，其余部分变为0，取光纤孔成像位置附近60*100像素范围，这里x轴是600到660像素，y轴是600到700像素,即[600:660,600:700]；利用OpenCV的moments直接得到光纤孔质心坐标(xf,yf)和半径r；利用OpenCV的circle标记光纤孔位置，这就完成光纤孔定位。 7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤2.4中的偏差公式为：(dx,dy)＝(xo-xf,yo-yf)。 8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤2.6中的望远镜在运动轴向的运动步长为：A＝(y2dx-x2dy)/(x1y2-x2y1)；B＝(y1dx-x1dy)/(x2y1-x1y2)；A、B为望远镜在两个运动方向的运动步长。 9.一种高色散光纤光谱仪快速目标证认和指向修正的系统，其特征在于，包括图像采集模块、控制模块和望远镜模块；图像采集模块和望远镜模块均通过以太网或USB通讯接口与控制模块相连接；所述控制模块安装在计算机中。
语种	中文
专利代理人	林浩书
代理机构	北京智行阳光知识产权代理事务所（普通合伙）
文献类型	专利
条目标识符	http://ir.ynao.ac.cn/handle/114a53/25883
专题	南方基地天文技术实验室
作者单位	中国科学院云南天文台, 云南省昆明市官渡区羊方旺396号
第一作者单位	中国科学院云南天文台
推荐引用方式 GB/T 7714	余晓光,季凯帆,范玉峰,等. 高色散光纤光谱仪快速目标证认和指向修正的方法及系统. ZL202211017192.8[P]. 2023-08-11.

条目包含的文件
文件名称/大小	文献类型	版本类型	开放类型	使用许可
CN115829916A-高色散光纤光谱（348KB）	专利		开放获取	CC BY-NC-SA	浏览请求全文
CN115829916B-高色散光纤光谱（496KB）	专利		开放获取	CC BY-NC-SA	浏览请求全文