于动态序列噪声模板的主动式像素传感器星图去噪方法

谢俊峰; 朱红; 李品; 莫凡; 李响

doi:doi:10.3788/AOS201939.0315006

光学学报, 2019, 39 (3): 0315006, 网络出版: 2019-05-10

于动态序列噪声模板的主动式像素传感器星图去噪方法

Stellar Image Denoising Method for Active Pixel Sensor Based on Dynamic Sequential Noise Template

谢俊峰 ¹朱红 ^1,*李品 ²莫凡 ¹李响 ^1,2

作者单位

¹ 国家测绘地理信息局卫星测绘应用中心, 北京 100048

² 辽宁工程技术大学测绘与地理科学学院, 辽宁阜新 123000

图 & 表

图 1. 多帧连续星图图像示意图。(a)第1帧;(b)第2帧;(c)第k帧

Fig. 1. Schematic of multi-frame continuous stellar image. (a) First frame; (b) second frame; (c) kth frame

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图 2. 星图序列去噪流程图

Fig. 2. Flow chart of stellar image sequence denoising

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图 3. 静态背景噪声获取示意图

Fig. 3. Schematic of acquisition of static background noise

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图 4. 原始星图图像。(a)第1帧;(b)第55帧;(c)第124帧

Fig. 4. Original stellar images. (a) First frame; (b) 55th frame; (c) 124th frame

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图 5. 背景噪声。(a)模板;(b)三维视图

Fig. 5. Background noise. (a) Template; (b) three-dimensional view

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图 6. 星图去除噪声前后的对比。(a)去除噪声前; (b)去除噪声后

Fig. 6. Comparison of stellar images before and after denoising. (a) Before denoising; (b) after denoising

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图 7. 局部放大图。(a)剔除噪声前; (b)剔除噪声后

Fig. 7. Partial enlargement images. (a) Before denoising; (b) after denoising

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图 8. 多种去噪方法处理结果的对比。(a)高斯滤波;(b)全阈值方法;(c)静态背景模板; (d)所提方法

Fig. 8. Comparison of results of many denoising methods. (a) Gaussian filtering; (b) global threshold method; (c) static background template; (d) proposed method

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图 9. 第1帧星图实验结果。(a)提取的质心坐标;(b)星对角距误差

Fig. 9. Test results of first frame stellar image. (a) Extracted centroid coordinates; (b) star angular distance error

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图 10. 星对角距的误差。(a)高斯滤波;(b)全局阈值分割法;(c)静态噪声模板;(d)动态背景噪声模板

Fig. 10. Star angular distance error. (a) Gaussian filtering; (b) global threshold segmentation; (c) static noise template; (d) dynamic background noise template

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表 1ZY-3 01/02星敏感器组件1(APS)参数

Table1. Parameters of ZY-3 01/02 star stacker component 1 (APS)

Index	Parameter
Focal length /mm	43.3
Projection central coordinate	(512,512)
APS array size	1024×1024
Field angle /[(°)×(°)]	20×20
Lens hood /(°)	38
Pixel size /(μm×μm)	15×15
Exposure time /ms	125,200,250,500
Output frequency /Hz	2,1.66
Pointing accuracy	5″(3σ)
Update frequency /Hz	4

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谢俊峰, 朱红, 李品, 莫凡, 李响. 于动态序列噪声模板的主动式像素传感器星图去噪方法[J]. 光学学报, 2019, 39(3): 0315006. Junfeng Xie, Hong Zhu, Pin Li, Fan Mo, Xiang Li. Stellar Image Denoising Method for Active Pixel Sensor Based on Dynamic Sequential Noise Template[J]. Acta Optica Sinica, 2019, 39(3): 0315006.

于动态序列噪声模板的主动式像素传感器星图去噪方法

图 1. 多帧连续星图图像示意图。(a)第1帧;(b)第2帧;(c)第k帧

Fig. 1. Schematic of multi-frame continuous stellar image. (a) First frame; (b) second frame; (c) kth frame

图 2. 星图序列去噪流程图

Fig. 2. Flow chart of stellar image sequence denoising

图 3. 静态背景噪声获取示意图

Fig. 3. Schematic of acquisition of static background noise

图 4. 原始星图图像。(a)第1帧;(b)第55帧;(c)第124帧

Fig. 4. Original stellar images. (a) First frame; (b) 55th frame; (c) 124th frame

图 5. 背景噪声。(a)模板;(b)三维视图

Fig. 5. Background noise. (a) Template; (b) three-dimensional view

图 6. 星图去除噪声前后的对比。(a)去除噪声前; (b)去除噪声后

Fig. 6. Comparison of stellar images before and after denoising. (a) Before denoising; (b) after denoising

图 7. 局部放大图。(a)剔除噪声前; (b)剔除噪声后

Fig. 7. Partial enlargement images. (a) Before denoising; (b) after denoising

图 8. 多种去噪方法处理结果的对比。(a)高斯滤波;(b)全阈值方法;(c)静态背景模板; (d)所提方法

Fig. 8. Comparison of results of many denoising methods. (a) Gaussian filtering; (b) global threshold method; (c) static background template; (d) proposed method

图 9. 第1帧星图实验结果。(a)提取的质心坐标;(b)星对角距误差

Fig. 9. Test results of first frame stellar image. (a) Extracted centroid coordinates; (b) star angular distance error

图 10. 星对角距的误差。(a)高斯滤波;(b)全局阈值分割法;(c)静态噪声模板;(d)动态背景噪声模板

Fig. 10. Star angular distance error. (a) Gaussian filtering; (b) global threshold segmentation; (c) static noise template; (d) dynamic background noise template

表 1ZY-3 01/02星敏感器组件1(APS)参数

Table1. Parameters of ZY-3 01/02 star stacker component 1 (APS)

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图 1. 多帧连续星图图像示意图。(a)第1帧;(b)第2帧;(c)第k帧

Fig. 1. Schematic of multi-frame continuous stellar image. (a) First frame; (b) second frame; (c) kth frame

图 2. 星图序列去噪流程图

Fig. 2. Flow chart of stellar image sequence denoising

图 3. 静态背景噪声获取示意图

Fig. 3. Schematic of acquisition of static background noise

图 4. 原始星图图像。(a)第1帧;(b)第55帧;(c)第124帧

Fig. 4. Original stellar images. (a) First frame; (b) 55th frame; (c) 124th frame

图 5. 背景噪声。(a)模板;(b)三维视图

Fig. 5. Background noise. (a) Template; (b) three-dimensional view

图 6. 星图去除噪声前后的对比。(a)去除噪声前; (b)去除噪声后

Fig. 6. Comparison of stellar images before and after denoising. (a) Before denoising; (b) after denoising

图 7. 局部放大图。(a)剔除噪声前; (b)剔除噪声后

Fig. 7. Partial enlargement images. (a) Before denoising; (b) after denoising

图 8. 多种去噪方法处理结果的对比。(a)高斯滤波;(b)全阈值方法;(c)静态背景模板; (d)所提方法

Fig. 8. Comparison of results of many denoising methods. (a) Gaussian filtering; (b) global threshold method; (c) static background template; (d) proposed method

图 9. 第1帧星图实验结果。(a)提取的质心坐标;(b)星对角距误差

Fig. 9. Test results of first frame stellar image. (a) Extracted centroid coordinates; (b) star angular distance error

图 10. 星对角距的误差。(a)高斯滤波;(b)全局阈值分割法;(c)静态噪声模板;(d)动态背景噪声模板

Fig. 10. Star angular distance error. (a) Gaussian filtering; (b) global threshold segmentation; (c) static noise template; (d) dynamic background noise template

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Table1. Parameters of ZY-3 01/02 star stacker component 1 (APS)

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