[發明專利]一種大氣湍流下的光斑中心滑動加權質心定位方法

在審

• 申請號: 202110411324.4
• 申請日: 2021-04-16
• 公開（公告）號: CN113192121A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 吳鵬飛;雷思琛;王輝亮;王姣;吳笛
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G06T7/66
• 分類號: G06T7/66
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 徐瑤

本發明公開的一種大氣湍流下的光斑中心滑動加權質心定位方法，具體按照以下步驟實施：步驟1：將CCD采集到的光斑圖像逐幀保存并進行歸一化處理，生成每幀當前圖像A的當前幀參考圖像B；步驟2：對當前圖像A進行預處理；步驟3：使用非線性權重質心法對當前幀圖像A進行粗定位；步驟4：將上一幀圖像的當前幀參考圖像B_上一幀以及的當前幀圖像的當前幀參考圖像B_當前幀分別進行質心定位，得到光斑整體移動向量r；步驟5：由向量r對由步驟3得到的粗定位點(x_s,y_s)進行反向補償，得到精定位點(x_n,y_n)。這種定位方法對湍流環境下的光斑圖像定位穩定性高，定位效果好。

技術領域

本發明屬于無線光通信光束自動捕獲、定位及跟蹤技術所需的光斑圖像分析處理領域，具體涉及一種大氣湍流下的光斑中心滑動加權質心定位方法。

背景技術

光斑中心定位是指激光光斑能量中心位置的精確定位技術，它是一項光學測量中常用的關鍵技術，廣泛應用于激光通信、目標跟蹤、武器系統、激光雷達、激光測距領域；大氣激光通信中，激光經過湍流的大氣后會發生光束漂移、擴展和光強起伏等現象，導致接收端探測到不同程度的畸變光斑，而快速、精確定位成像光斑的中心，是激光通信的關鍵技術之一，激光光斑定位準確性以及精度直接決定了通信質量以及鏈路的穩定性。

傳統的光斑定位方法^[1]有質心法、形心法、Hough變換法、圓擬合法等，質心法、形心法對均勻光斑能夠準確定位，計算速度快，但抗干擾能力差，對于情況復雜的實際圖像定位精度；Hough變化法可靠性高，對噪聲、變形殘缺、邊緣不連續有較好的適應性，但是計算量大、占據內存多、限制了檢測精度；圓擬合法運算精度高、速度快，但抗干擾能力差，當遇到很強的外界干擾時，圓心會產生明顯錯誤。傳統定位方法對于對稱性良好、分布均勻的光斑具有較高的定位精度，當光斑畸變程度不斷變大，這些定位方法精度也會一定程度的降低^[2]。雖然目前的自適應光學技術已經可以實時探測并矯正由大氣湍流引起的光束波前相位畸變，但由于計算處理能力、計算速度和數據測量誤差等原因，應用仍然受限。因此研究適用于大氣湍流情況下的光斑中心定位方法有一定的應用價值。

發明內容

本發明的目的是提出一種大氣湍流下的光斑中心滑動加權質心定位方法，這種定位方法對受湍流環境下的畸變光斑圖像定位穩定性高，定位效果好。

本發明所采用的技術方案是，一種大氣湍流下的光斑中心滑動加權質心定位方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1：將CCD采集到的光斑圖像逐幀保存并進行歸一化處理，逐幀讀入圖像后開始疊加圖像處理，生成每幀當前圖像A的當前幀參考圖像B；

步驟2：對當前圖像A進行預處理；

步驟3：使用非線性權重質心法對當前幀圖像A進行粗定位，得到當前幀圖像A的粗定位點(x_s,y_s)；

步驟4：將上一幀圖像的當前幀參考圖像B_上一幀以及的當前幀圖像的當前幀參考圖像B_當前幀分別進行質心定位，得到光斑整體移動向量r；

步驟5：由向量r對由步驟3得到的粗定位點(x_s,y_s)進行反向補償，得到精定位點(x_n,y_n)。

本發明的特征還在于，

步驟1具體按照以下步驟實施：