Publication: An enhanced centroiding approach for accurate star detection under lunar surface noise conditions
| cris.virtual.department | KOE - Department of Science in Engineering | |
| cris.virtual.orcid | #PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE# | |
| cris.virtualsource.department | 3da56454-98cf-4685-92e9-cdf7204058d9 | |
| cris.virtualsource.orcid | 3da56454-98cf-4685-92e9-cdf7204058d9 | |
| dc.contributor.author | Anis Hannani Razaman | |
| dc.contributor.supervisor | Yasser Asrul Ahmad, Ph.D | |
| dc.contributor.supervisor | Gunawan, Teddy Surya, Ph.D | |
| dc.contributor.supervisor | Khalifa, Othman Omran, Ph.D | |
| dc.date.accessioned | 2026-07-15T01:46:19Z | |
| dc.date.available | 2026-07-15T01:46:19Z | |
| dc.date.issued | 2026 | |
| dc.description.abstract | Star sensors play a crucial role in space navigation, providing reliable attitude determination for spacecraft, which is especially important for future lunar missions such as the International Lunar Research Station (ILRS). Operating on the lunar surface, however, introduces unique challenges. Strong solar reflections from the lunar regolith, together with cosmic and solar radiation generate significant noise that can degrade image quality and disrupt the star detection as well as reducing the centroiding accuracy. This research aims to develop an enhanced centroiding algorithm to overcome the noises in the lunar environment as well as to evaluate the performance of the proposed algorithm. The methodology incorporates several preprocessing stages, including Point Spread Function (PSF) modelling to simulate optical blurring and median filtering for noise suppression. Star regions are then segmented using the global thresholding method, where the threshold value is defined as a function of the maximum image intensity. The centroid of each detected star is computed using an intensity-weighted Centre of Mass (COM) approach. The accuracy of the proposed method is validated by transforming pixel-based centroid coordinates into celestial coordinates through an affine transformation, followed by star identification using the Hipparcos star catalogue. Experimental evaluation was conducted to imitate the lunar surface environment under simulated noise including Poisson-Gaussian noise, salt-and-pepper noise, speckle noise, and sunlight glare. The results show that the proposed algorithm outperforms conventional methods such as COM, Gaussian Fitting, and Sieve Search Algorithm (SSA), achieving the lowest average RMSE of 1.218 pixels and Euclidean distance of 1.143 pixels. It also maintains a low False Detection Rate (FDR) of 6.716% and angular distance errors below 0.05°. These results demonstrate that the algorithm is robust under low SNR conditions, making it suitable for reliable star sensing in long-term lunar missions. Keywords: Star sensor, lunar surface navigation, centroiding algorithm, image preprocessing, attitude determination. | |
| dc.description.abstractarabic | تلعب مستشعرات النجوم دوراً محورياً في الملاحة الفضائية، حيث توفر تحديداً موثوقاً لوضعية المركبات الفضائية، وهو أمر يكتسب أهمية خاصة للمهمات القمرية المستقبلية مثل المحطة الدولية للأبحاث القمرية. ومع ذلك، فإن العمل على سطح القمر يفرض تحديات فريدة؛ إذ تؤدي الانعكاسات الشمسية القوية المنبعثة من التربة القمرية، إلى جانب الإشعاعات الكونية والشمسية، إلى توليد ضوضاء كبيرة يمكن أن تؤدي إلى تدهور جودة الصورة وتعطيل عملية اكتشاف النجوم، فضلاً عن تقليل دقة تحديد المراكز. يهدف هذا البحث إلى تطوير خوارزمية محسنة لتحديد المراكز للتغلب على الضوضاء في البيئة القمرية، بالإضافة إلى تقييم أداء الخوارزمية المقترحة. تتضمن المنهجية عدة مراحل للمعالجة الأولية، بما في ذلك نمذجة دالة انتشار النقطة لمحاكاة التمويه البصري، واستخدام المرشح المتوسط لقمع الضوضاء. بعد ذلك، يتم تقسيم مناطق النجوم باستخدام طريقة العتبة العالمية، حيث يتم تعريف قيمة العتبة كدالة لكثافة الصورة القصوى. ويتم حساب مركز كل نجم مكتشف باستخدام نهج مركز الكتلة المرجح بالكثافة. تم التحقق من دقة الطريقة المقترحة عن طريق تحويل إحداثيات المراكز القائمة على البكسل إلى إحداثيات سماوية من خلال التحويل التآلفي، متبوعاً بتحديد النجوم باستخدام فهرس هيباركوس للنجوم .أُجري التقييم التجريبي لمحاكاة بيئة سطح القمر تحت ظروف ضوضاء مصطنعة، شملت ضوضاء بواسون-جوسيان، وضوضاء الملح والفلفل، والضوضاء النمشية، وتوهج ضوء الشمس. أظهرت النتائج أن الخوارزمية المقترحة تفوقت على الطرق التقليدية مثل طريقة مركز الكتلة، وملاءمة جوسيان، وخوارزمية البحث الغربالي، محققةً أدنى متوسط لجذر متوسط مربع الخطأ قدره 1.218 بكسل، ومسافة إقليدية قدرها 1.143 بكسل. كما حافظت على معدل اكتشاف كاذب منخفض بنسبة 6.716%، وأخطاء في المسافة الزاوية أقل من 0.05 درجة. تثبت هذه النتائج متانة الخوارزمية في ظروف نسبة الإشارة إلى الضوضاء المنخفضة، مما يجعلها مناسبة للاستشعار الموثوق للنجوم في المهمات القمرية طويلة الأمد. | |
| dc.description.callnumber | et TL 3255 A59E 2026 | |
| dc.description.cpsemail | cps2u@iium.edu.my | |
| dc.description.degreelevel | Master | |
| dc.description.identifier | Thesis : An enhanced centroiding approach for accurate star detection under lunar surface noise conditions /by Anis Hannani Razaman | |
| dc.description.kulliyah | Kulliyyah of Engineering (KOE) | |
| dc.description.notes | Thesis (MSCE)--International Islamic University Malaysia, 2026. | |
| dc.description.physicaldescription | 1 online resource (xiv, 111 leaves) : color illustrations ; 30 cm. | |
| dc.description.programme | Master of Science in Engineering | |
| dc.holds | Open Access | |
| dc.identifier.uri | https://studentrepo.iium.edu.my/handle/123456789/34193 | |
| dc.language.iso | en | |
| dc.publisher | Kuala Lumpur : Kulliyyah of Engineering, International Islamic University Malaysia, 2026 | |
| dc.rights | Owned By Student | |
| dc.subject.lcsh | Star trackers -- Design and construction | |
| dc.subject.lcsh | Navigation (Astronautics) | |
| dc.title | An enhanced centroiding approach for accurate star detection under lunar surface noise conditions | |
| dc.type | Master Theses | |
| dspace.entity.type | Publication | |
| oairecerif.author.affiliation | #PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE# |
Files
Original bundle
1 - 1 of 1
Loading...
- Name:
- ah_enhanced_centroiding_msce.pdf
- Size:
- 4.78 MB
- Format:
- Adobe Portable Document Format
- Description:
- Full text
