2 圖像處理算法的實現

　　中心定位圖像處理算法設計以輸入圖像格式320×240像素、1024灰度級/像素為基礎，包括濾波、判斷地平圈是否進入視場、邊緣檢測和精確定中心幾個部分。

　　2.1 濾波

　　探測器可能存在小于1％的壞單元，其灰度值主要為0或1023，壞元區范圍小于3×3。壞元的存在有可能對邊緣檢測帶來誤差，再加上采集到的圖像數據信噪比較低，所以采用二維中位數濾波[5]。其做法是：對于一幀圖像，采用從上到下、從左到右的方法，移動3×3的窗口，在每一個位置，將有9個圖像像素出現在窗口中，對這9個像素灰度值進行排序，使用快速排序法找到處于正中的像素值，把這個值賦給3×3窗口的中心像素。使用這種方法可以有效濾除區域不大于2×2的突發性干擾，從而提高算法精度。

　　2.2 判斷地平圈是否進入視場

　　當衛星初始進入軌道時，在地平儀初始狀態下可能探測不到地球，這時需啟動搜索程序控制衛星偏轉以搜索地球。因此，必須對所得的地平圈圖像采用逐行掃描的搜索方法以判斷地球是否進入視場。

　　2.3 邊緣檢測

　　邊緣提取首先檢測圖像局部特性的不連續性，然后再將這些不連續的邊緣像素連成完備的邊界。邊緣的特性是沿邊緣走向的像素變化平緩，而垂直于邊緣方向的像素變化劇烈。從這個意義上說，提取邊緣的算法就是檢測符合邊緣特性的邊緣像素的數學算子。

　　由于地球的輻射存在不均勻性，所以地平高度與采用的地平檢測方式有關。其差別在于對應不同的地平檢測方式，具體的地平高度隨地球輻射變化程度不同。本文采用比例門限法檢測地平圈。具體算法如下：以粗略地心為起點，以0.5度為間隔取720條射線。考慮到只需掃描地球輻射過渡帶，所以每條射線的掃描起點距粗略地心為100個單位，間隔一個單位進行一次采樣。由于該采樣點的坐標不是整型，所以利用雙線性內插得到采樣點的灰度值，依次判斷采樣點，一邊記錄灰度最大值，一邊判斷該灰度值是否小于最大值的一半。當條件成立時，掃描停止，算出灰度值為最大值的50%所對應的坐標，即地平點坐標。掃完720條射線后，所有的地平點構成一個地平圈。該算法對接近過渡帶的點進行雙線性內插，提高了程序執行效率。檢測出的地平點坐標是浮點數，提高了地平判定精度，有利于減小測量地心的誤差。