[發明專利]綜合診斷系統弱對比度準直圖像目標中心通用獲取方法

在審

• 申請號: 202010620972.6
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111860616A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 王拯洲;王力;譚萌;段亞軒;李剛;魏際同;弋東馳
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 唐沛

本發明公開了一種綜合診斷系統弱對比度準直圖像目標中心通用獲取方法，采用了統一的方法獲取不同類型圖像的光學目標中心，相比現有方法，本發明的方法更為簡單、實用。該方法的主要步驟包括：1、將原始圖像構建為多維圖像立方體；2、對多維圖像立方體進行降維處理得到降維后的第一維圖像；3、對降維后的第一維圖像進行K?means分類，得到二值化圖像；4、判斷二值化圖像如果是紋影小球圖像，則需要獲得紋影小球目標分離圖像；如果是小孔圖像，則需要獲得小孔圖像圓輪廓上的特征點；如果是其他圖像，就利用重心法直接獲取他圖像的目標中心；5、對小孔圖像和紋影小球圖像使用最小二乘法進行圓擬合來計算圖像圓心，從而實現對光學目標中心的獲取。

技術領域

本發明屬于圖像處理技術領域，具體涉及一種綜合診斷系統弱對比 度準直圖像目標中心通用獲取方法。

背景技術

綜合診斷系統是一個多功能、高準確度的激光參量診斷平臺，包含 光學取樣、探測、監視、控制等測量組件，用來精密診斷高功率固體激 光裝置輸出激光光束的特性，為研究頻率轉換組件及相關科學技術問題 提供全面、精確的激光參量。該系統位于高功率固體激光裝置的末端， 主要是為使用紋影法測量高動態范圍遠場焦斑而設計的。

根據紋影法測量的原理，就必須獲得準確的主瓣和旁瓣光斑，特別 是旁瓣光斑，需要使用紋影小球精確遮擋旁瓣圖像的中心，這就需要對 光路進行準直。在光路準直過程中需要對各個監視位置的光路進行采集 并判讀光束位置，以確定光束收斂尺寸和方法。整個光路準直過程中需 要計算6類不同的光學目標圖像的中心，由于各個監視位置的需要監視 的對象不同，導致每個監視位置采集到的圖像特性不同。例如：在光路 調整初期，需要光束穿孔，因此采集的圖像為圓型的小孔圖像；而在對 后半程光路的調整過程中，需要讓紋影小球遮擋旁瓣中心。小孔圖像和 紋影小球除過具有各自明顯的特點外，還具有綜合診斷系統所有準直圖 像的共同特點就是弱對比度和分布不均勻。而且有時還會出現光斑部分 缺失的情形。

在傳統光路自動準直過程中，針對不同的光學目標圖像需要提出不 同的光學目標中心計算方法，這就對導致了光學目標中心算法的復雜程 度高。

發明內容

為了解決傳統光路自動準直過程中，針對不同的光學目標圖像需要 提出不同的光學目標中心計算方法，導致了計算光學目標中心復雜度高 的問題，本發明綜合小孔圖像、紋影小球圖像和其他光學目標圖像的特 點，提出了一種綜合診斷系統弱對比度準直圖像目標中心通用獲取方 法。

本發明的基本原理是：

首先，將原始圖像構建為多維圖像立方體；其次，對多維圖像立方 體進行降維處理得到降維后的第一維圖像；然后，對降維后的第一維圖 像數據進行K-means分類，得到二值化圖像；接著判斷二值化圖像，如 果是紋影小球圖像，則需要獲得紋影小球目標分離圖像；如果是小孔圖 像，則需要獲得小孔圖像圓輪廓上的特征點；如果是其他圖像，就利用重心法直接獲取他圖像的目標中心；最后，對小孔圖像和紋影小球圖像 使用最小二乘法進行圓擬合來計算圖像圓心，從而實現對光學目標中心 的獲取。

本發明的技術方案如下：

本發明提供了一種綜合診斷系統弱對比度準直圖像目標中心通用獲 取方法，具體實現步驟如下：

步驟1：對采集的原始圖像構建多維圖像立方體；

步驟2：對多維圖像立方體使用NVPCA變換進行降維處理，去除各 維圖像之間的相關性，分離和重新調節圖像中的噪聲，得到增強后的第 一維圖像；

步驟3：對增強后的第一維圖像進行K-means分類，得到二值化圖 像；

步驟4：判斷二值化圖像的類型，若是紋影小球圖像，則執行步驟5； 若是小孔圖像，則執行步驟6；若是其他類型圖像，則執行步驟7；