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申请/专利权人：南京理工大学

摘要：本发明公开了一种基于FPGA的星点提取方法，首先在星图的一行像素有效期间进行初步标记，将该行与其上一行像素的标号做对比，得到该行像素的初步标记结果。在初步标记的同时进行质心计算条件的累加运算，为最后的质心计算做准备。然后在行消隐间隔期间利用组合逻辑实现标号合并窗口，以此对该行像素进行标号合并。最后在一帧星图处理完毕之后进行质心计算，得到星图中各星点的质心。本发明基于FPGA的星点提取方法适用于微纳卫星星敏感器，具有无需存储图片，减少资源利用、能识别复杂星点、提高定位精度等优点。

主权项：1.一种基于FPGA的星点提取方法，其特征在于，步骤如下：步骤1：星敏感器采集星图，所述星图有1024行像素，设像素行号m＝1，2，3，……，1024，初始化m＝1，所述像素包含有效像素和无效像素，星图中的任意一个星点由若干个有效像素构成，上述有效像素之间相互连接组成星点连通域；转入步骤2；步骤2：在FPGA中利用初步标记窗口对星图中的第m行像素进行初步标记，得到该行像素的初步标记结果，转入步骤3；步骤3：在FPGA中利用标号合并窗口对第m行像素的初步标记结果进行标号合并，得到该行像素的标号合并结果，转入步骤4；步骤4：利用质心计算条件累加公式对第m行像素的标号合并结果进行累加运算，得到累加结果，并将上述累加结果存入FPGA的RAM中，转入步骤5；步骤5：令m＝m+1，判断更新后的m是否为最后一行，若不是最后一行，返回步骤2；若是最后一行，则此时的累加结果即为质心计算条件，转入步骤6；步骤6：利用质心计算公式对质心计算条件进行质心计算，得到星图中各星点的质心，从而完成星点的提取；步骤2中，在对第m行像素初步标记时，仅需要考虑上一行的标号，若像素的灰度值大于提取阈值，则该像素为有效像素反之则为无效像素，如果是无效像素则将其标号记为0，如果是有效像素则利用初步标记窗口标记该窗口；所述初步标记窗口为田字形窗口，一次容纳4个像素，仅采用三个像素，分别为像素A、像素B、像素P；像素P是当前正在进行初步标记的有效像素，像素A和像素B是已经完成标记的像素，此时在对像素P进行初步标记的时存在以下5种情况：1像素A和像素B都是有效像素，像素A和像素B的标号不相等；2像素A和像素B都是有效像素，像素A和像素B的标号相等；3像素A是有效像素，像素B是无效像素；4像素A是无效像素，像素B是有效像素；5像素A和像素B都是无效像素；使用标号寄存器缓存标号，在初步标记的过程中缓存最新的标号；对于情况1，将像素P标记为像素A的标号，同时回收像素B的标号，即标号寄存器的值减1；对于情况2，只需将像素P标记为像素A的标号；对于情况3，将像素P标记为像素A的标号；对于情况4，将像素P标记为像素B的标号；对于情况5，将标号寄存器的值加1，并作为像素P的标记结果；步骤3中，在FPGA中利用标号合并窗口对第m行像素的初步标记结果进行标号合并，得到该行像素的标号合并结果，具体如下：在FPGA中利用标号合并窗口对初步标记结果中第m行像素的标号从右至左进行合并，所述标号合并窗口一次容纳2个像素，分别为像素C和像素D；如果像素C的标号大于像素D的标号，则将像素C标号为像素D的标号；如果像素C的标号小于等于像素D的标号，则像素C的标号保持不变；完成第m行的初步标记之后，行同步信号便进入了行消隐间隔；将初步标记后的数据从初步标记存储器RAM0中读出的同时进行标号合并，并将标号合并的结果写入标号合并存储器RAM1中，RAM1是一个简单双端口RAM，但它的读和写的位宽与初步标记存储器RAM0相反；实现标号合并时利用初步标记存储器RAM0的大位宽读和RAM1的大位宽写的功能，在行消隐间隔期间完成了一行标号的标号合并；得到该行像素的标记合并结果；步骤4中，利用质心计算条件累加公式对第m行像素的标号合并结果进行累加运算，得到累加结果，并将上述累加结果存入FPGA的RAM中，具体如下：第m行像素的质心计算条件累加是在m+1行像素有效期间完成的，即第m+1行像素在利用第m行的标号进行初步标记的同时，也在利用第m行的标记对第m行的像素进行质心计算条件的累加，故在进行初步标记的同时还需要对当前行的像素进行缓存，并在下一行的时候读出。

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