全向激光探测系统中光斑精确定位方法研究

介绍了全向激光探测系统的成像特点,引入了两种亚像素激光光斑中心定位算法——灰度重心法和椭圆拟合法,并对两种算法进行了理论分析和实验验证,得到了不同光斑大小下光斑定位坐标均值和标准差数据,数据显示:灰度重心法和椭圆拟合法分别在光斑较小和较大时具有较高的定位精度。鉴于此,为提高系统定位精度,提出针对不同大小光斑分别使用灰度重心法和椭圆拟合法的综合定位方法,由实验数据可知,综合方法可以保证定位精度在0.15个像素以下,这有助于后续对激光源精确定向工作的开展。     

基于空间矩的激光光斑中心亚像素定位

首先介绍了火炮身管弯曲度测量系统的构成,然后阐述了基于二阶空间矩算子的亚像 素定位算法,在此基础上对激光光斑中心位置进行高精度测量。先使用LoG算子把光斑边缘定位到单像素精度,然后使用二阶空间矩算子进一步细分,使边缘定位达到亚像素精度,再通过拟合计算得到光斑中心坐标。同时还进行了常用光斑中心定位算法与空间矩算法的对比实验,并对实验结果进行了定量分析。实验结果表明,二阶空间矩算法比常用光斑中心定位算法的定位精度有较大提高。     

一种改进的激光光斑中心亚像素定位方法

为了满足平台漂移测量系统中平台漂移角速度高精度测量的要求,基于傅里叶级数,提出了一种改进的激光光斑中心高斯拟合定位方法。该方法在简化高斯拟合模型的同时保证了相对较高的激光光斑中心定位精度。结果表明,改进的高斯定位算法中心定位精度为0.01pixel,明显优于传统质心法和带阈值质心法的0.1pixel。改进后的算法具有较好的算法稳定性。     

全向激光告警系统中激光光斑精确定位方法

在成像型全向激光告警系统中,大视场探测与精确定向构成一对矛盾.为提高全向激光告警的定向精度,需要对激光光斑进行亚像素级的精确定位.在分析了鱼眼镜头大视场聚焦探测像差引起的光斑非对称性,并且信息量不足,不易于实现亚像素激光中心定位的基础上,提出通过镜头离焦的成像方式探测激光,使得激光在成像面上形成一定大小的弥散圆形光斑.在面阵探测器获取光斑采样像素点的基础上,通过双三次B样条插值曲面重建圆形光斑.并提取一定灰度值的光斑圆周插值点,作为圆形光斑边缘.通过快速Hough算法计算圆心,从而实现光斑中心的亚像素精度定位.通过实验对比验证,说明该方法可有效地提高激光光斑中心定位精度.     

基于亚像素定位技术的激光光斑中心位置测量

传统亚像素定位算法过程中存在着抗干扰能力弱、定位精确度差、软件实现难度大等问题。为了解决这些问题,提高激光光斑中心定位精度,采用曲线拟合算法,结合小尺寸光斑中心的高精度定位测量法,进行了理论分析和实验验证。结果表明,该方法可将质心提取误差控制在0.1pixel内,与传统算法相比,其误差更小。该图像质心测量方法有效地降低了噪声干扰,增强了算法的抗噪声性能。     

远场激光光斑图像处理方法研究

常用的基于高斯光束特性的激光光斑图像处理算法,处理远场光斑图像会丢失部分能量较低的光斑数据,致使处理出的光斑能量密度低端精度不能达到0.01J/cm2的需求。为了得到更精确的远场激光光斑数据信息,提出了基于噪声特性的激光光斑图像自动阈值处理算法。该算法在分析系统噪声特性的基础上,依据3原则确定图像提取阈值进行光斑图像处理。通过试验验证了该算法既能够有效抑制系统噪声,又能够改善光斑图像的处理质量,恢复光斑图像丢失的数据信息,使光斑能量密度低端达到探测需求。结果表明,基于噪声特性的光斑图像处理算法能够有效提高远场激光光斑的处理精度,更适用于远场激光光斑图像的处理。     

鱼眼成像型激光告警系统光斑中心亚像元定位方法

光斑中心精确定位是成像型激光告警系统威胁激光准确定向的基础。分析了鱼眼成像型激光告警系统成像光斑特点,针对CMOS传感器像元非完全填充结构和大入射角区域光斑能量分布非对称造成定位误差大的问题,基于光斑高斯分布特征,提出将二维高斯分布函数积分分解为两个坐标方向一维积分的乘积,利用误差函数级数近似光斑灰度高斯积分,通过能量响应最大像元和次大像元的灰度比求解光斑中心坐标的细分算法,最后通过实验对比研究了新方法的定位性能。结果表明,本方法受像元非完全填充和镜头非对称像差的影响较小,近轴区域和入射角大于60°的轴外区域定位精度分别达到1/80和1/70 pixel,最大误差小于1/30 pixel。本方法计算相对简单、定位精度较高,且对不同位置光斑定位精度稳定,能够满足大视场激光告警装备的指标要求。     

激光通信成像光斑处理方法研究

本文针对目前海域条件下激光通信的难题,对海域条件下激光通信过程中成像的光斑提取方法进行了研究。依据此研究,搭建了测试平台进行实验,通过测试平台得到光斑图像,对光斑图像进行了处理,通过图像比对验证了此种方法的可行性,为激光通信海面通信光斑提取提供了一种解决方法。实验结果表明:采用本文方法在图像复原时最大误差在X方向为2.60像素,在Y方向为1.54像素。此种方法对于海域条件下的激光通信系统信标光光斑处理可达到应用所需效果。     

空间光通信中激光光斑检测与特性分析

在空间光通信中,通信光要通过大气随机信道进行传输,但光的传输受到大气湍流的严重影响.故光传输方式的优劣直接影响着空间光通信质量的好坏,所以,为减少大气湍流对通信光的影响,将通信光调制为圆偏振光进行传输.为了证明圆偏振光在空间光通信传输中具有降低通信噪声的优越性,开展了一组验证实验(以下简称偏振降噪实验).给出了在激光偏振降噪实验中,识别光斑并对光斑参数进行分析的一套方案:首先利用减背景法对图像进行预处理,消除静态背景的影响,然后结合局部动态阈值分割,轮廓提取及筛选的方法,检测并识别信标光斑,最后对采用圆偏振光传榆前后光斑的平均亮度、背景的平均亮度以及光斑图像对比度进行计算与比较.从而从图像处理技术的角度验证了,圆偏振光在空间光通信过程中可以有效地提高信噪比和通信质量.本方案满足了偏振降噪实验实时性的要求,且有效实用.     

一种全局优化的激光光斑亚像素定中算法

根据激光光斑特征提出其中心位置检测方法,该法先假定激光光斑中心位置,再利用假定激光光斑中心点的投影圆上等效光强原理对其进行重建,并将重建前后两者的光强差的绝对值之和作为评价假定点与真实光斑中心距离的指标,最后,根据所述指标最小化原则求取激光光斑中心位置。理论分析表明,对于标准高斯分布的激光光斑,所述评价指标与假定点及真实光斑中心间的距离成正比,在真实光斑中心处,其评价指标值为零。对于实际激光光斑,在其中心处所述评价指标的值接近于零,为提高其抗噪声干扰能力,采用距离加权法作为其改进的评价指标。对有噪声干扰的实例计算结果表明,该法中心定位达到亚像素精度优于0.1 pixels,不仅定中精度高,而且算法速度快、稳定性好、抗干扰能力强。     

基于加权插值算法的激光光斑中心检测

激光光斑成像质量是激光制导武器的重要指标之一,而传统的亚像素定位算法,面临抗干扰能力弱,定位精度低和软件实现复杂等问题。为实现实时高精度激光光斑检测,本文提出一种改进的加权插值的亚像素细分算法,通过对图像中光斑范围内一定区域的所有有效像元节点分组进行插值计算,并将各组结果进行加权处理以获得更高的光斑定位,显著提高了精度和稳定性。经过误差分析和实验证明,此算法有效提高激光光斑中心检测抗干扰性能和定位精度。     

基于虚拟仪器的激光光斑的识别图像处理系统

对虚拟仪器开发平台(LabVIEW)和图像处理软件(IMAQVision)进行了简单的概述,并论述了基于LabVIEW IMAQVision软件平台的图像采集处理系统的一般结构,最后设计了用于光电检测中激光光斑的识别图像处理系统。     

管道三维检测仪的激光光斑位敏探测技术

通过摄像机采集激光光斑在成像屏上的图像并计算光斑坐标变化的方法,来检测地下管线的位置分布以及弯曲变化,具有精度高、响应灵敏等优点。在投影屏边缘处设计了五个固定孔作为尺度定标点,采集激光光斑在管道中移动的投影图像,采用多种数字图像处理方法,获得了五个固定孔投影椭圆的位置以及光斑的位置。此方法比以前检测光斑位置的方法,数据稳定可靠,有助于地下管道的三维分布测试的精度提高。     

瞳孔快速定位方法在眼震实时检测系统中的应用研究

为了对眼球震颤进行实时、无损的精确检测,本文研究出一种瞳孔快速定位的方法.该方法采用离散余弦变换、灰度拉伸、阈值分割以及数学形态学处理方法,对瞳孔进行定位,再采用辅助图片框法实时绘制瞳孔波动曲线.结果表明,该方法满足了检测系统对瞳孔定位的实时性、精确性要求,瞳孔波动曲线能够很好地反映被测者的眼球运动情况.该方法为眼震患者的眩晕判定提供了重要依据,进而对抗眩晕中药药效的评估及眼震的诊断具有很高的参考价值.     

一种激光灭火训练系统的光斑检测算法

为有效解决激光灭火训练系统的激光光斑中心检测问题,在分析传统检测方法的基础上,提出了一种简单实用的光斑检测算法。该算法首先对采集图像进行高斯滤波,消除噪点；然后在图像的HSV颜色空间提取白色和红色分量并二值化；其次在待检测点的周围以光斑尺寸大小为依据选取四个参考点构造十字检测窗口,识别光斑区域；最后根据矩形形心计算光标中心。该方法计算简单,无需背景预测,可满足不同背景、不同光照环境下的激光光斑中心检测。实验结果表明了该算法的有效性。     

空间目标激光回波光斑中心位置推算及分析

针对空间目标激光回波信号测量需求,本文从速差效应入手,以激光跟踪测量设备的回转中心为坐标原点,建立了垂线测量坐标系,推算出了激光回波光斑中心位置坐标公式,给出了激光回波光斑中心位置的计算方法,并进行了实例计算及计算结果分析。该组公式及计算方法可用于激光回波位置预估、激光跟瞄能力评价等方面。     

基于Fisher准则的Otsu法在光斑中心定位中的应用

激光光斑中心检测广泛应用于基于视觉的形变量测系统中,故其检测算法的优劣直接影响系统量测精度。现有的光斑定位算法存在定位精度低,抗干扰能力差等问题,为了实现光斑的高精度定位,提出一种改进的激光光斑中心定位算法。该方法通过将Fisher准则函数应用于Otsu法对光斑图像进行阈值分割,降低了噪声干扰,提高了光斑定位精度。实验表明,与传统的阈值分割方法相比,光斑中心定位误差降低了40 %以上。