本发明属于图像仿真，具体涉及一种基于图像层级理论的太阳、月亮图像仿真方法。
背景技术：
1、2016年苏州大学的李权对太空中正午的太阳进行拍摄并将彩色图片转换成灰色图片后，发现太阳光晕大致可分为三层。现阶段的月球模拟方式大多是设计出专门的光源和光学系统，向显示器件投影成像进行模拟，月相不可变，月亮的亮度无法随着月相的改变而变化，并且设计出的设备重且复杂，在进行测试与标定时太过笨重，对测试场地要求也较高。
技术实现思路
1、为了解决现有月球模拟大多数使用光学系统加光源投影成像给显示器件对星敏感器进行测试与标定时太过笨重，和对测试场地有一定要求的问题，本发明提供一种基于图像层级理论的太阳、月亮图像仿真方法，使用软件仿真出不同月相的月亮，并且月亮的亮度随月相而变化，满月时亮度最高，新月时亮度最低，仿真出的太阳光晕从中心向四周呈灰度值递减。本发明可用于模仿室外环境，对星敏感器进行测试和标定，既有效减少了星敏感器在室外进行测试与标定时可能受到的损害，又可以模拟出室外测试和标定星敏感器时所遇到的情况，减少了飞行器测定时的风险和成本。
2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
3、一种基于图像层级理论的太阳、月亮图像仿真方法，其基于仿真软件实现，包括以下过程：
4、s1.太阳模拟：
5、s11.确定仿真输出图像的大小；
6、s12.确定太阳圆心o1的坐标；
7、s13.计算出各像素点与太阳圆心o1之间的距离d1值；
8、s14.跟据计算出的d1值对像素点的灰度值进行判断：
9、如果d1值小于r1，则像素点的灰度值g为255；
10、如果d1值在r1和r2之间，r2大于r1，则像素点的灰度值g通过以下公式计算：
11、g＝(255-255×(d-r2)/240)；
12、如果d1值在r2和r3之间，r3大于r2，则像素点的灰度值g通过以下公式计算：
13、g＝0.3×(255-255×(d-r3)/300)；
14、如果d1值大于r3，则像素点的灰度值g为0；
15、上述公式中，d1为像素点到圆心o1之间的距离；g为像素点的灰度值；r1为太阳半径为；r2为日晕半径；r3为光晕半径；
16、s15.在仿真软件中将仿真图片输出；
17、s2.凸月模拟：
18、s21.确定输出图片的大小；
19、s22.确定凸月圆心o2和凸月阴影圆心o2’的坐标；
20、s23.计算凸月圆心o2与凸月阴影圆心o2’之间的距离δd；
21、如果满足以下关系式，则进入步骤s24，
22、δd＜r′4＜δd+r4
23、式中，δd为凸月圆心o2与凸月阴影圆心o2’的距离；r4为凸月半径；r4’为凸月阴影半径；
24、s24.分别计算各像素点与凸月圆心o2之间的距离d2，以及各像素点与凸月阴影圆心o’之间的距离d2’；
25、s25.跟据d2和d2’的值对像素点的灰度值g进行判断：
26、如果d2值小于等于r4，同时d2’值小于r4’，r4为凸月半径，r4’为凸月阴影半径，则像素点的灰度值g为58.75；
27、如果d2值大于r4’，或d2’值大于r4’，r4为凸月半径，r4’为凸月阴影半径，则像素点的灰度值g为0；
28、如不满足以上两种情况，像素点的灰度值g为0；
29、s26.在仿真软件中将仿真图片输出；
30、s3.残月模拟：
31、s31.确定输出图片的大小；
32、s32.确定残月圆心o3和残月阴影圆心o3’的坐标；
33、s33.计算残月圆心o3与残月阴影圆心o3’之间的距离δd’；
34、如果满足以下关系式，则进入步骤s34,
35、δd′＜r′5＜δd′+r5
36、式中，δd’为残月圆心o3与残月阴影圆心o3’之间的距离；r5为残月半径；r5’为残月阴影半径；
37、s34.计算出各像素点与残月圆心o3之间的距离d3，以及各像素点与残月阴影圆心o3’之间的距离d3’；
38、s35.跟据d3和d3’的值对像素点的灰度值g进行判断：
39、如果d3值小于等于r5，同时d3’值小于等于r5’+δd’且大于等于δd’，r5为残月半径，r5’为残月阴影半径，则像素点的灰度值g为48.75；
40、如果d3值大于r5，或d3’值大于r5’+δd’，d3’值小于等于δd’，r5为残月半径，r5’为残月阴影半径，则像素点的灰度值g为0；
41、s36.在仿真软件中将仿真图片输出。
42、进一步地，所述步骤s13中，各像素点与太阳圆心o1之间的距离d1值通过以下公式计算：
43、
44、式中，d1为像素点到圆心o1之间的距离；(x，y)为像素点的横纵坐标；(x1，y1)为太阳圆心o1坐标。
45、进一步地，所述步骤s23中，凸月圆心o2与凸月阴影圆心o2’之间的距离δd通过以下公式计算：
46、
47、式中，δd为凸月圆心o2与凸月阴影圆心o2’之间的距离；(x2，y2)为凸月圆心o2坐标设；(x2’，y2’)为凸月阴影圆心o2’的坐标。
48、进一步地，所述步骤s24中，所述各像素点与凸月圆心o2之间的距离d2，以及各像素点与凸月阴影圆心o’之间的距离d2’通过以下公式计算：
49、
50、
51、式中，d2为像素点到凸月圆心o2之间的距离；d2’为像素点到凸月阴影o’之间的距离；(x，y)为像素点的横纵坐标；(x2，y2)为凸月圆心o2坐标；(x2’，y2’)为凸月阴影圆心o2’的坐标。
52、进一步地，所述步骤s33中，所述残月圆心o3与残月阴影圆心o3’之间的距离δd’通过以下公式计算：
53、
54、式中，δd’为残月圆心o3与残月阴影圆心o3’之间的距离；(x3，y3)为残月圆心o3坐标；(x3’，y3’)为残月阴影圆心o3’的坐标。
55、进一步地，所述步骤s34中，各像素点与残月圆心o3之间的距离d3，以及各像素点与残月阴影圆心o3’之间的距离d3’通过以下公式计算：
56、
57、
58、其中，d3为像素点到残月圆心o3之间的距离；(x，y)为像素点的横纵坐标；(x3，y3)为残月圆心o3坐标；d3’为像素点到残月阴影圆心o3’之间的距离；(x3’，y3’)为残月阴影圆心o3’的坐标。
59、本发明具有以下优点：
60、本发明提供一种基于图像层级理论的太阳、月亮图像仿真方法，使用软件仿真出不同月相的月亮，并且月亮的亮度随月相而变化，满月时亮度最高，新月时亮度最低，仿真出的太阳光晕从中心向四周呈灰度值递减。本发明可用于模仿室外环境，对星敏感器进行测试和标定，既有效减少了星敏感器在室外进行测试与标定时可能受到的损害，又可以模拟出室外测试和标定星敏感器时所遇到的情况，减少了飞行器测定时的风险和成本。
1.一种基于图像层级理论的太阳、月亮图像仿真方法，其基于仿真软件实现，其特征在于，包括以下过程：
2.如权利要求1所述的一种基于图像层级理论的太阳、月亮图像仿真方法，其特征在于，所述步骤s13中，各像素点与太阳圆心o1之间的距离d1值通过以下公式计算：
3.如权利要求1所述的一种基于图像层级理论的太阳、月亮图像仿真方法，其特征在于，所述步骤s23中，凸月圆心o2与凸月阴影圆心o2’之间的距离δd通过以下公式计算：
4.如权利要求3所述的一种基于图像层级理论的太阳、月亮图像仿真方法，其特征在于，所述步骤s24中，所述各像素点与凸月圆心o2之间的距离d2，以及各像素点与凸月阴影圆心o’之间的距离d2’通过以下公式计算：
5.如权利要求1所述的一种基于图像层级理论的太阳、月亮图像仿真方法，其特征在于，所述步骤s33中，所述残月圆心o3与残月阴影圆心o3’之间的距离δd’通过以下公式计算：
6.如权利要求5所述的一种基于图像层级理论的太阳、月亮图像仿真方法，其特征在于，所述步骤s34中，各像素点与残月圆心o3之间的距离d3，以及各像素点与残月阴影圆心o3’之间的距离d3’通过以下公式计算：
