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一种基于FPGA的星点提取方法 

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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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