不同边缘检测方法在木星定心中的应用与比较

论文摘要

太阳系行星及其卫星的天体测量观测有着重要的意义。位置观测的主要目的是可以改进行星和卫星的轨道理论，为太阳系空间探测服务。木星位置测量的重点是边缘检测，Peng等人提出了基于阈值的边缘检测方法，他们应用该方法测定木星中心位置的精度较高。但对于不同曝光时间的图像资料，需要进行大量的实验才能找到合适的阈值。为解决这一问题，在该阈值边缘检测方法的基础上，本文结合几种常见的微分检测算子，如LOG算子、Prewitt算子和Sobel算子等来设计具体算法检测木星边缘，并应用一种新的精度估计方法，即通过木星中心与卫星的距离和时间的变化关系来评估检测方法的精确性，也应用木星边缘椭圆拟合后得到的半长轴进行了检测方法的间接评估。实验结果表明，基于阈值的边缘检测方法和微分算子边缘检测方法都具有较高的精度，而且基于阈值的边缘检测方法可以提供微分算子边缘检测时很好的参考边缘；但基于阈值的方法依赖于经验阈值，而微分算子方法具有较好的稳定性(外部精度更高)。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 本文的组织结构
• 第二章 边缘检测相关算子
• 2.1 Sobel算子
• 2.2 Prewitt算子
• 2.3 Kirsch算子
• 2.4 拉普拉斯算子
• 2.5 高斯-拉普拉斯算子（LOG）
• 第三章 系统设计与算法分析
• 3.1 阈值化边缘检测
• 3.2 由边缘检测算子得出边缘分布图
• 3.3 基于阈值化的边缘检测方法和过程
• 3.3.1 使用椭圆拟合求出椭圆参数
• 3.3.2 去晕处理
• 3.3.3 矩方法测量卫星位置
• 3.4 应用边缘检测算子
• 3.4.1 小矩形区域内的搜索
• 3.4.2 指向木星中心的直线搜索
• 3.4.3 基于椭圆边缘法线的搜索
• 3.4.4 法线上的点的选取
• 第四章 实验过程和结果分析
• 4.1 图像的基本操作
• 4.1.1 数据的读取
• 4.1.2 数据变换
• 4.1.3 图像显示
• 4.2 图像处理
• 4.2.1 选取背景灰度
• 4.2.2 灰度阈值
• 4.2.3 边缘检测
• 4.2.4 椭圆拟合
• 4.2.5 去晕的操作
• 4.2.6 卫星位置的测量操作
• 4.2.7 试验数据的收集和整理
• 4.3 实验结果的比较
• 4.3.1 2003年02月18日晚图像实验
• 4.3.2 2003年02月20日晚图像实验
• 4.3.3 2003年02月27日晚图像实验
• 4.3.4 2003年02月28日晚图像实验
• 4.3.5 半长轴实验数据的分析
• 4.3.6 实验结论
• 第五章 总结和展望
• 参考文献
• 致谢