一种空间超紫外望远镜在轨指向标定方法

　　1　引　言

　　在轨指向标定方法的基本想法是:选择某一特定的波长,利用空间超紫外太阳望远镜(EUT)中的四个不同波段的望远镜在这个特定的波段对太阳成像。由于工作波段相同,所成的图像结构应该完全一致(不同波段的望远镜对特定波段的灵敏度不同,图像的对比度会有所不同)。但由于各望远镜之间的指向夹角的存在,以及探测器相对位置的不同,所成的图像会有一定的位置差别。本文对四个不同的望远镜所获得的图像进行了处理,得到了不同望远镜之间的指向偏差,实现了指向偏差的标定。

　　由于四个不同波段的望远镜所用的滤光片和多层膜反射镜的工作波段均不相同,所以就目前的结构无法对同一波段成像。为了实现四个望远镜能对同一波段成像,首先选择太阳中具有较强的辐射,在四个波段的多层膜反射镜上均有一定的反射率,且探测器具有一定的量子效率的波长。在轨进行标定时,通过转动前置滤光片组,将选定的滤光片分别转到不同波段的望远镜之前,在四个望远镜上实现对太阳的同一波长成像。因卫星距太阳极远,所以当不同的波长对太阳成像时指向变化很小,可以忽略不计。通过对不同的图像之间的差异进行判断和处理,可实现对太阳指向偏差的精确标定。

　　2　图像微小位移量的测量

　　为了进行微小位移量的测量,可以采用相位相关法和局部边缘探测法测量太阳图像的平移量。下面对这两种不同方法分别进行介绍,具体的计算过程和精度分析已在参考文献[1]中作过详细介绍。

　　2.1　利用相位相关法测太阳图像的平移量

　　相位相关技术是一种非线性的、基于傅里叶功率谱的频域相关技术,常用来检测两幅图像之间的平移量。根据频域信息,利用相关技术能快速地找到最佳匹配位置。理论上,当两幅图像仅存在位移变化时,频域相关算法在x,y方向能分别检测图像长度的一半。实验证明,两幅图像之间除了位移变化外,当还存在噪声和照度不均匀等因素造成的图像差别时,频域相关方法还将具有较大的位移检测空间。

　　当两幅图像相关时,由于检测结果是一个δ函数,存在尖锐的检测峰值,所以能实现图像的精确匹配;而当两幅图像不相关时,由于检测结果无明显的峰值,所以不能实现图像的精确匹配。因此可以利用这一点来区别两幅图像是否相关。当两幅图像之间存在某一灰度差或仅有灰度反转时,这种差别在检测结果中仅仅是在δ函数中加进了一个恒量,显然这并不影响检测结果。由于频域相关法对图像灰度的依赖小,所以其抗图像遮挡能力很强。

　　设f1(x,y)为参考图像,f2(x,y)为仅存在位移变化时的实测图像,其位移值为(x0,y0),则