基于圆定位算法的远场激光光斑中心测量

激光光束中心位置的测量精度直接决定了激光武器的作战效能,由于激光武器都是远距离作战,传统激光光斑中心位置测量算法对远距离激光光斑中心的检测都存在一定的不足;在对传统激光光斑中心位置计算方法实际应用局限性进行研究的基础上,提出了圆定位算法确定激光光斑中心位置的方法,通过试验验证了该算法的有效性,并将该算法成功运用于实际的远场激光光斑测量设备中。     

四象限探测器高精度定位算法研究

用于光斑中心位置计算的定位算法是影响四象限探 测器位置测量精度的主要因素之一。为了提高四象限光电探测器的定位精度,分析了目 前通用的质心算法计算 光斑中心的位置误差,提出了一种基于数据库查询的高精度光斑中心定 位算法。算法的原理为:在四象限探测器和光源特性已知的前提下,首先通过仿真方法建 立一个数据库;数据库中光斑中心位置和探测器各象限的电流比具有一一对应关系。实际使 用时,以实测的四象限探测器各象限的电流比为基础查找对应的光斑中心的位置。仿真分 析和实验验证结果同时表明,与通用的质心算法相比,新算法能将光斑中心位置的计算精度 提高10²数量级。这对于使用象限式探测器进行高精度位置测量具有重要 意义。     

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。     

四象限探测器基于高斯分布的激光光斑中心定位算法

为了提高四象限探测器在FPGA中实时激光光斑位置测量的精度,提出了一种基于高斯分布的光斑中心定位算法。首先,四象限探测器光敏面上分布的激光光斑采用高斯分布模型等效。结合探测器的工作原理,合理设置高斯积分区间,计算出呈高斯分布的光斑在探测器各象限内的光能量,从而对应各象限输出的光电流,得到包含光斑位置信息的正态分布关系式。再通过标准正态分布表查询快速求解出光斑中心位置,将算法在硬件上实时地实现。最后,分别对基于高斯分布的定位算法和基于圆模型的传统算法进行仿真与实验验证。结果表明,基于高斯分布的定位算法的测量精度相较于传统算法提高了43.8%。由此证明基于高斯分布的定位算法能有效提高激光光斑中心位置测量精度。     

激光光斑中心定位方法的研究与改进

为了更精确有效地测量某检测系统下激光光斑的中心位置和半径,提出了一种基于LabVIEW视觉处理模块中Vision Assistant的激光光斑中心定位方法。在Matlab环境下,对CCD采集到的激光光斑图像预处理后用理论上可行的3种常见光斑中心定位算法分别进行仿真并做了对比实验,如Houng变换与自身改进方案对比,圆拟合算法不同算子之间的对比以及空间矩定位法的二次细化对比,从而对3种定位算法做出利弊分析。最后对光斑中心定位方法做出随机设置不同ROI多次测量取平均值的实用化新方法。仿真结果表明,该方法能够快速、准确地得到光斑中心位置和半径值,并且测量精度可达小数点后两位。     

无衍射光斑整体中心检测算法

无衍射光束具有中心光斑直径小且传播距离远的特性,可应用于精密测量领域中的直线度误差测量,具有对准灵敏度高、测量位置连续等优点.无衍射光环栅状光斑中心的对准精度对直线度误差测量精度有决定性影响.提出一种元衍射光斑整体中心检测算法,它能利用整幅图像的全部数据来计算中心位置,实验证明该方法具有亚像素定中精度和强抗干扰能力.     

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。     

基于PSD的非均匀激光光斑中心定位研究

激光光斑中心定位是光学检测中的关键技术,大量应用在光学通信ATP系统、光路自准直控制系统、光学非接触位移角度测量系统中。针对传统电荷耦合器件(CCD)检测方法无法精准定位非均匀、非理想圆激光光斑的问题,提出一种基于位置敏感探测器(PSD)的旋转激光光斑中心检测的新方法。该方法依据PSD能够连续检测光敏面上光斑重心位置的工作原理,设计了一种定轴心旋转且角度可控的激光实验装置,通过对该装置投射到光敏面上的光斑重心的轨迹探测,经Kasa算法处理后得到光斑的中心位置,相较于CCD无需进行图像处理。实验中搭建了PSD光斑中心检测系统,并对旋转的激光光斑模式进行了分析。结果表明,激光光斑中心定位模型的线性度为-1.036、位置分辨率为0.1 μm,精确定位了光斑中心的移动轨迹。该方法为非均匀光斑的实时高精度定位提供了一种新思路。     

太阳炉聚焦位置光斑能流密度测试

为准确掌握太阳炉焦点位置光斑能流密度分布情况,需对其进行实际测量。通过相应小朗泊靶能流密度测试仪对该位置光斑能流密度分布情况进行测量,太阳光斑能流密度分布会受到多种因素的影响,比如太阳辐照、表面形状误差、风速、聚光器镜面安装精度因素等。通过小朗泊靶能流密度测试仪实际测量太阳炉聚焦位置光斑能流密度值,软件模拟计算出整个光斑能流密度值,更加接近实际值。从而作为评价聚光器聚光性能的关键指标,进而优化聚光器设计。     

基于计算机视觉的热物理激光光斑位置精确测量方法设计

为了缩短热物理激光光斑位置的测量周期,提高热物理激光光斑位置的测量水平,提出了基于计算机视觉的热物理激光光斑位置精确测量方法设计。利用计算机视觉技术计算热物理激光光斑的初始位置,根据热物理激光光斑位置特征的提取流程,完成了热物理激光光斑位置特征的提取;利用热物理激光光斑质心位置与解算值的关系式,得到了热物理激光光斑的估计位置,结合热物理激光光斑位置测量算法流程,完成热物理激光光斑位置测量算法设计;最后通过热物理激光光斑位置的测量流程,实现了基于计算机视觉的热物理激光光斑位置的精确测量。实验结果证明,基于计算机视觉的热物理激光光斑位置测量方法与其他两种方法相比,热物理激光光斑位置的测量周期明显缩短了。     

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。     

小尺寸光斑中心的高精度定位算法

光斑中心定位是光学测量中的关键技术之一,针对小尺寸光斑中心定位算法精度低等问题,提出了一种具有高精度的小尺寸光斑中心两步定位算法。通过寻找一阶导数零交叉点的方法确定光斑中心所在的像素级坐标,然后利用该中心邻域内不饱和点的灰度信息进行高斯拟合计算光斑中心亚像素级坐标。实验结果表明:在无噪声污染光斑图像中,与其他经典算法相比,两步定位算法误差远小于0.05像素,保证了光斑中心的高精度定位,且光斑成像越接近理想高斯分布,精度越高。     

视觉测量红外光点图像中心精确提取

提出了一种视觉测量中的红外光点图像中心提取方法。首先,使用一组阈值平面与红外光点灰度能量分布相交确定光点能量等高线,得到各等高轮廓点和阈值平面截得的能量包络。然后,利用最小二乘椭圆拟合等高线上轮廓点的椭圆中心,并计算阈值平面所截得的能量包络的质心,以椭圆中心和包络质心的黄金分割点作为等高层面上的光点中心。最后,利用各等高层面光点的中心获得红外光点图像中心的精确位置。试验验证结果表明,算法对红外光点图像中心提取可取得较高精度。目前,方法已在面阵静态红外地球敏感器标定中得到应用。     

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。     

论一种机载光电稳瞄系统照射精度的测量方法

本文采用成像法对机载光电稳瞄系统的照射精度进行测量,用光斑监测设备对目标靶和照射光斑进行摄像监测。对摄取的视频图像中,激光光斑中心与目标靶十字中心点的偏离进行处理,统计计算得到照射过程中的照射精度。     

相位屏法研究平顶高斯光束的大气传输特性

由于理论研究和实验研究的局限性,用随机相位屏描述湍流大气对激光束的影响,模拟了平顶高斯光束经湍流大气传输时的远场光斑,并进行了统计分析。结果表明,平顶高斯光束经弱湍流大气传输时,短曝光光斑由中心小暗斑和外侧不规则的亮斑组成,湍流增强使光斑破碎,光强分布杂乱无章;对长曝光光斑而言,弱湍流情况下,光斑形状规则,光强分布存在中心凹陷现象,湍流增强使光斑变为椭圆,但光强变为近似成高斯分布。对于本文的参数值,湍流强度为C2n=10-16m-2/3时,光斑质心沿x和y方向分别在[-7.5 mm,7.5 mm]和[-10 mm,10 mm]随机变化,湍流增强使质心漂移标准差变大,同一湍流情况下,平顶高斯光束质心漂移的标准差要比高斯光束小。     

激光光斑整形算法

为了消除红外激光光斑图像中的后向散射现象或使光斑的灰度分布更加均匀以便于观测,提出了一种基于光斑重心的后向散射抑制算法和一种激光光斑灰度值补偿的算法。基于光斑重心的后向散射抑制算法是在提取光斑重心位置的基础上,确定光斑的半径,最后通过设定的阈值决定图像的灰度值。光斑灰度值补偿算法要在确定光斑边缘点的基础上,计算出光斑中心,再通过光斑的区域能量来修正中心位置并确定光斑半径,最后以光斑中心和半径来矫正光斑区域图像的灰度值。给出两种算法的实验结果及分析,研究证明算法可以基本全部去除光斑图像中的后向散射现象,较好的修正光斑区域的灰度值分布情况,经算法处理后的图像适合应用于进一步的工程实验分析中或是进行实时图像观测。     

基于FPGA的图像光点中心坐标提取

设计了两轴转台的一部分,主要实现图像的采集、处理和光点中心坐标提取的功能。系统利用FPGA作为核心控制器,通过Verilog硬件描述语言设计出视频采集模块、PLL锁相环时钟管理模块、I2C总线模块、SDRAM存储模块和LCD显示驱动控制模块;光点中心坐标提取时,先对图像进行4邻域平均法滤波,然后求取光点图像块的中心位置作为光点的中心坐标,实现十字光标的跟踪;最后通过实验调试,验证了系统功能。     

基于互相关和改进高斯拟合的光斑中心提取方法

针对差分激光三角法海面溢油油膜厚度测量系统 中光斑图像中心提取的问题,在分析用 于系统标定的陶瓷量块和所测量的石油表面光斑图像特征的基础上,采用互相关与改进型高 斯拟合的算法对光斑中心进行提取。算法首先采用标准高斯图像模板与光斑图像进行互相 关,得到了保留图像特征且光顺的光斑图像;然后,利用上下边沿信息进行高斯计算的改进 型高斯拟合方法进行光斑图像拟合,由拟合得到的高斯图像参数计算出光斑中心坐标。通过 本算法与目前已有的平方加权质心法、高斯拟合法、改进型高斯拟合法和互相关高斯拟合法 对图像光斑中心提取结果的比较与分析,得出互相关和改进高斯拟合相结合的方法在光斑提 取重复性精度,以及使用本算法对陶瓷量块厚度测量精度均好于其它方法,并对石油表 面图像进行了中心提取实验。结果表明,本文算法适合于差分激光三角法海面溢油油膜厚度 测量系统的光斑提取。     

基于圆拟合的非完整圆激光光斑中心检测算法

为了确定非均匀、非完整圆小孔激光光斑的精确中心,提出一种基于圆拟合的非完整圆小孔激光光斑中心检测新方法.该方法通过灰度形态学算法对激光光斑进行阈值分割,从水平和垂直两个方向检测粗略的激光光斑边缘,利用边界生长法消除比较短的圆弧和孤立的边缘点,通过反复迭代拟合获得最佳的圆轮廓并拟合出最终的标准圆.实验结果表明本方法精度明显优于传统的大型激光装置自动准直系统中的重心法,完全满足了该系统中对于非均匀、非完整圆小孔激光光斑中心求取的精度要求.