### 人工智能-图像处理-红外面阵焦平面静态地平仪图像处理算法设计
#### 一、背景介绍
本文档是一篇同济大学的硕士学位论文，由姚志文撰写，指导教师为孙懋珩教授。该论文聚焦于利用红外面阵焦平面静态地平仪图像处理算法来确定卫星的姿态控制问题。地平仪作为一种关键的子系统，在卫星姿态控制系统中起着至关重要的作用。通过感知地球的地平辐射，它可以为太空飞行器提供必要的参考信号以维持稳定姿态。
#### 二、研究目标与方法
本文的主要研究目标包括建立地平辐射分布模型和地平球模型，并基于这些模型分析地平圆图像的特征。在此基础上，提出了两种具有较高定位精度的算法解决方案，并对其进行了详细的探讨和比较。此外，由于项目的实时性要求很高，因此还需要考虑算法的实际应用性和优化问题。
#### 三、关键技术与理论基础
1. **地平辐射分布模型与地平球模型**：这两类模型是研究的基础。地平辐射分布模型主要关注地球表面不同区域的红外辐射特性；而地平球模型则是为了模拟地球的地平线在图像中的表现形式。
2. **图像处理算法设计**：
- **滤波**：用于消除面阵敏感元件坏元及太阳和月亮等外部因素带来的干扰。
- **搜索**：确定地球与地平仪视场之间的相对位置。
- **中心定位**：提供偏移量，帮助卫星维持稳定姿态。
3. **算法优化与实现**：考虑到算法必须能够在实际硬件上高效运行，本研究还探讨了如何在TI公司的CCS环境下进行C语言程序的优化，以满足实时性的需求。这涉及到对DSP（数字信号处理器）结构的理解以及针对提高程序运行并行性的多种优化技术的应用。
#### 四、研究成果
- 在初步的研究阶段，研究团队重点关注了算法的定位精度。通过理想的图像处理结果表明，提出的两种算法均能满足甚至超过了项目指定的精度要求。
- 随后的研究工作则更侧重于提升算法的实时性能。通过深入研究DSP结构和指令集，以及利用CCS集成开发环境进行优化，成功缩短了程序执行时间，满足了项目的实时性要求。
- 论文中还讨论了地球扁率和地平高度随纬度变化对定位精度的影响及其补偿方法，这对于提高算法的整体性能至关重要。
#### 五、结论与展望
本文通过详细阐述地平仪图像处理算法的设计与实现，不仅展示了高精度的算法解决方案，还解决了实际应用中的实时性问题。未来的研究方向可以进一步探索更加高效的算法优化策略，以及考虑更多的外界因素对算法性能的影响，以不断提高系统的稳定性和准确性。此外，随着技术的进步，还可以探索将此类算法应用于更广泛的航天任务中，如深空探测等。
