Detección automática de objetos espaciales usando imágenes capturadas con cámaras all-sky

Abstract

Detectar, clasificar y caracterizar los objetos espaciales son tareas relevantes para diversas áreas de investigación. La detección de los objetos espaciales tiene importantes aplicaciones, tales como predecir colisiones en órbitas cercanas a la Tierra provocadas por basura espacial o satélites que, a su vez, pueden convertirse en peligros latentes para nuevos satélites o misiones espaciales. En el presente trabajo de tesis, se desarrolla un sistema flexible capaz de detectar objetos espaciales de manera automática utilizando imágenes obtenidas con cámaras del tipo all-sky, las que poseen un campo de visión muy amplio. El sistema propuesto se compone de dos módulos principales: el primero, un módulo de mejoramiento de imágenes, incluye en una serie de procesamientos que se aplican de forma secuencial con el fin de mejorar la visibilidad de los objetos espaciales; el segundo, un módulo de detección de objetos, considera métodos para detectar los objetos espaciales automáticamente. Más detalladamente, el módulo de mejoramiento de las imágenes está compuesto por las siguientes etapas: corrección de la distorsión geométrica, filtrado para reducir el ruido, gene- ración de un modelo de fondo para ser restado a las imágenes, fusión de imágenes que fueron capturadas de forma simultánea, borrado de estrellas usando un catálogo y mejoramiento de contraste adaptivo por zonas. Para el módulo de detección automática de objetos espaciales, se estudiaron dos metodo- logías. Una de ellas usa un detector de bordes Canny junto con un detector de segmentos Progressive Probabilistic Hough Transform. La segunda metodología está basada en el uso de la Transformada de Radon para detectar los segmentos correspondientes a los objetos espaciales. El sistema desarrollado se aplicó a un conjunto de 22×3 imágenes obtenidas desde el Om- nidirectional Space Situational Awareness (OmniSSA) del Instituto de Tecnología de Georgia en la ciudad de Atlanta. El OmniSSA posee tres sensores que capturan imágenes de alta re- solución simultáneamente (3352×2532 pixeles) con un amplio campo de visión para cada cámara. Para evaluar la etapa de mejoramiento de las imágenes se definió la Intensidad Escalada sobre el Ruido (I SN ). Además, para evaluar las detecciones obtenidas se generó un ground- truth utilizando información obtenida desde el catálogo Space-Track y validada por expertos. Los resultados muestran que el sistema desarrollado fue capaz de detectar prácticamente todos los objetos espaciales considerados visibles a una altura menor a 900 kilómetros.