基于圆拟合的激光光斑中心检测算法

激光光斑中心检测是光学测量中常用的关键技术，检测算法的精度和速度直接影响了测量的精度及速度，传统的检测算法如重心法，Hough变换法等在检测精度或速度上存在不足，基于圆拟合的激光光斑中心检测算法是根据最小二乘原理用圆来逼近激光光斑轮廓，该算法除了可以检测光斑中心外，还可以检测光斑半径，达到亚像素级的定位精度，具有很快的计算速度，可适用于实时的光学测量。     

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。     

高重频激光瞄准系统精度测试方法研究

为满足对激光瞄准系统瞄准精度的测量要求,设计了一套激光瞄准偏差测试系统。该系统定标方法简单,靶标与拍摄系统相对位置固定,能够作为移动靶标测试激光跟瞄移动物体的瞄准精度。该系统能够跟踪高帧频的激光脉冲。通过对激光脉冲能量分布图像的分析确定了图像处理和灰度加权重心法相结合的光斑中心提取算法,提高了系统测试精度。并使用双光楔法对该系统进行了测试,实验结果表明系统对激光光斑中心的定位精度高于0.2 mm。该方法具有较高的工程应用价值。     

激光基准桥梁挠度成像检测系统

针对桥梁结构健康安全运行自动化实时检测的需求,提出了利用激光基准的嵌入式桥梁挠度图像式检测方案,设计了基于透射式靶标的测量数据视觉读数方法和硬件系统。该方案在分析桥梁跨中下挠成因的基础上,提出了检测系统的原理和组成,给出了检测系统的硬件原理框图,设计了透射式光斑转换智能靶标的结构图。给出了人机交互和远程传输模块的原理和系统上位机监测和分析终端软件,该方法应用于桥梁挠度参数的测量中解决了高精度和实时性的矛盾,保证了系统测量精度和效率。经实验室平台实测发现:利用该方法的测量误差小于300 μm,数据更新率小于40 ms,满足了高精度实时性的要求。     

基于空间域的空间光通信系统接收信标光斑图像平滑处理

本文首先对基于空间域的图像平滑处理滤波 (中值滤波和平均值滤波 )算法原理及误差进行了分析 ,同时对实测光斑进行了图像平滑处理 ,实验结果表明 :进行图像平滑处理后的原图像噪声被有效地抑制和消除 ,光强分布较为平滑。这表明图像平滑处理工作能有效减小系统误差 ,提高APT跟踪精度     

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。     

基于图像处理技术的光斑质心高精度测量

针对传统的光斑质心测量方法子孔径窗口内远离光斑的噪声对一阶矩质心算法的影响,本文提出一种利用图像处理技术提高光斑质心探测精度的新方法。在哈特曼-夏克（H-S）波前传感器测得的光斑阵列图像中,采用自适应阈值方法优化每个子孔径的探测窗口,使探测窗口和光斑分布区域最佳匹配;然后在探测窗口内,采用线性插值方法提高图像的分辨率。...     

特殊靶标图像的Otsu自适应双阈值分割法

针对特殊管道弯曲度测量光斑的高精度定位要求,提出了一种特殊靶标图像的Otsu自适应双阈值分割法。介绍了基于准直激光管道弯曲度测量原理,先对特殊靶标图像进行处理,然后对整个图像灰度分布统计特性进行计算,建立起计算自适应双阈值的数学模型,从而实现特殊靶标图像自适应双阈值分割。实验结果表明,该方法具有较强的稳定性、实时性好、靶标图像分割效果较好,提高了光斑的定位精度。     

末制导炮弹远距离激光光斑监视系统

文章介绍了一套由ICCD相机、光学预处理单元、图像采集卡和计算机构成的末制导炮弹激光光斑图像监视系统。此系统以CCD图像传感器作为光斑定位器件,并在VC＋＋中调用Matlab程序用重心法求光斑位置。在此基础上,根据人眼对不同灰度级的分辨能力非常有限而对色彩却相当敏感的视觉特性,利用伪彩色技术将激光光斑的256级灰度图像变换为连续变化的伪彩色图像,并通过空间灰度差值运算将离散的图像数据生成光斑的彩色三维模型,实现了激光光斑能量分布结构的三维可视化,以反映光斑不同区域能量分布的相对大小和位置,而且可以进行3D坐标变换,以进一步方便人们从各个角度观察激光能量分布结构。这为光束质量的评价提供了重要依据。