[發(fā)明專利]基于光學(xué)目標(biāo)一維曲線波峰特征提取的多目標(biāo)識(shí)別方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210206105.7
• 申請(qǐng)日: 2022-02-28
• 公開（公告）號(hào): CN114580532B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王拯洲;魏際同;郭嘉富;王力;王偉;李剛;弋東馳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號(hào): G06V10/764
• 分類號(hào): G06V10/764;G06T5/30;G06T7/187;G06V10/40
• 代理公司: 西安智邦專利商標(biāo)代理有限公司 61211
• 代理人: 唐沛

本發(fā)明公開了一種基于光學(xué)目標(biāo)一維曲線波峰特征提取的多目標(biāo)識(shí)別方法，滿足了大型激光裝置準(zhǔn)直流程中光學(xué)目標(biāo)識(shí)別處理對(duì)于精度和效率的要求，該方法的主要實(shí)現(xiàn)步驟如下：步驟1：對(duì)采集的原始圖像進(jìn)行二值化；步驟2：數(shù)字形態(tài)學(xué)的膨脹運(yùn)算處理；步驟3：目標(biāo)分離；步驟4：目標(biāo)識(shí)別；目標(biāo)識(shí)別中通過分析兩個(gè)目標(biāo)在圖像X方向或者Y方向上的一維曲線特征指標(biāo)來實(shí)現(xiàn)；首先，計(jì)算波峰個(gè)數(shù)，如果波峰個(gè)數(shù)為1，則對(duì)應(yīng)光斑為模擬光目標(biāo)；如果波峰個(gè)數(shù)大于1，說明水平曲線包含多個(gè)波峰，在左邊上升沿和右面下降沿之間是存在波谷，則該曲線對(duì)應(yīng)的光斑為遠(yuǎn)場(chǎng)目標(biāo)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種多光學(xué)目標(biāo)快速識(shí)別方法

技術(shù)背景

大型激光裝置光路對(duì)接準(zhǔn)直是三大準(zhǔn)直流程(光路自準(zhǔn)直、模擬光準(zhǔn)直和光路對(duì)接準(zhǔn)直)之一。三個(gè)準(zhǔn)直流程都采用相同的單元準(zhǔn)直模型實(shí)現(xiàn)光路目標(biāo)的自動(dòng)瞄準(zhǔn)，單元準(zhǔn)直模型詳見參考文獻(xiàn)[綜合診斷快速自動(dòng)準(zhǔn)直系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].光子學(xué)報(bào),2014，43(5)：0512005-1～0512005-6.]。

由于大型激光裝置共包含8路光束，在光路對(duì)接準(zhǔn)直過程中，雖然每束光路采集的圖像不同，但每束光路具備相同的特征，只需要一種圖像處理算法就能實(shí)現(xiàn)不同光路光學(xué)目標(biāo)的識(shí)別。但是，對(duì)于三個(gè)不同的準(zhǔn)直流程來說，每個(gè)準(zhǔn)直流程所采集的圖像特征是完全不同的。其不同圖像特征主要表現(xiàn)在：光學(xué)目標(biāo)個(gè)數(shù)、光學(xué)目標(biāo)紋理、置入特殊標(biāo)識(shí)目標(biāo)，如十字叉、邊框、小球等。這就需要針對(duì)不同特征的圖像設(shè)計(jì)不同的目標(biāo)識(shí)別算法，才能分別完成大型激光裝置三個(gè)不同準(zhǔn)直流程的光路自動(dòng)準(zhǔn)直工作。

相比其他兩個(gè)準(zhǔn)直流程，光路對(duì)接準(zhǔn)直所處理的準(zhǔn)直圖像具備不同的特點(diǎn)，光學(xué)目標(biāo)主要特點(diǎn)總結(jié)如下：

1)準(zhǔn)直圖像包含2個(gè)光學(xué)目標(biāo)，分別是模擬光目標(biāo)和遠(yuǎn)場(chǎng)目標(biāo)；

2)模擬光目標(biāo)光束質(zhì)量較好，為實(shí)心的圓形光斑，光學(xué)目標(biāo)較小，光斑直徑大約40個(gè)像素；

3)遠(yuǎn)場(chǎng)目標(biāo)光束質(zhì)量較差，光斑形狀及其不規(guī)則，主要表現(xiàn)在：光束存在不確定的紋理、邊緣曲折、非連續(xù)、合計(jì)面積較大；

4)遠(yuǎn)場(chǎng)目標(biāo)光強(qiáng)分布很不穩(wěn)定，光斑形狀、強(qiáng)弱、位置隨著時(shí)間而變化；

5)模擬光和遠(yuǎn)場(chǎng)各自目標(biāo)的大小、相對(duì)位置、強(qiáng)弱不確定，而且會(huì)隨著光路準(zhǔn)直的過程而變化。

產(chǎn)生以上兩種光學(xué)目標(biāo)是由于各自的光路設(shè)計(jì)不同而引起的。模擬光是由激光器直接產(chǎn)生，光路傳輸較短，經(jīng)過的光學(xué)元件少，光學(xué)元件對(duì)于模擬光的影響較少，模擬光目標(biāo)光束質(zhì)量較好，光斑特征表現(xiàn)為圓形、小尺寸的光學(xué)目標(biāo)。對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)目標(biāo)來說，光束經(jīng)過預(yù)放、主放、三倍頻等光學(xué)組件的傳輸，光路傳輸距離較長，各個(gè)光學(xué)組件對(duì)于光束質(zhì)量的影響較大，使得遠(yuǎn)場(chǎng)目標(biāo)的光束質(zhì)量較差，光斑特征表現(xiàn)為分布不均勻、存在不規(guī)則紋理、邊緣曲折、非連續(xù)分布、合計(jì)面積較大的光學(xué)目標(biāo)。

然而，光路對(duì)接準(zhǔn)直流程中需要根據(jù)兩個(gè)光學(xué)目標(biāo)的相對(duì)位置移動(dòng)對(duì)應(yīng)二維調(diào)整架電機(jī)的XY方向的步數(shù)。在光束收斂的過程中，遠(yuǎn)場(chǎng)目標(biāo)位置相對(duì)變化較小，主要調(diào)整模擬光目標(biāo)的相對(duì)位置。

因此，對(duì)于模擬光準(zhǔn)直圖像處理算法來說，不僅需要確定兩個(gè)目標(biāo)的相對(duì)位置，而且需要確定哪個(gè)目標(biāo)是遠(yuǎn)場(chǎng)目標(biāo)，哪個(gè)目標(biāo)是模擬光目標(biāo)，也就是說模擬光準(zhǔn)直圖像處理算法需要實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)不同的光學(xué)目標(biāo)的識(shí)別。同時(shí)，在光路準(zhǔn)直過程中，為了提高光路對(duì)接準(zhǔn)直的效率，減少光路準(zhǔn)直的時(shí)間，光學(xué)目標(biāo)識(shí)別算法需要同時(shí)滿足精確性和效率的要求。具體地講，光學(xué)目標(biāo)識(shí)別性能為：1)能夠同時(shí)識(shí)別模擬光目標(biāo)和遠(yuǎn)場(chǎng)目標(biāo)；2)光學(xué)目標(biāo)中心精度小于3個(gè)像素；3)每個(gè)光路光學(xué)目標(biāo)識(shí)別時(shí)間小于10秒。

針對(duì)以上需求，必須提出一種新方法，通過分析和提取兩個(gè)光學(xué)的分布特征來實(shí)現(xiàn)兩個(gè)光學(xué)目標(biāo)的識(shí)別。雖然模擬光目標(biāo)和遠(yuǎn)場(chǎng)目標(biāo)兩幅圖的特征明顯，但是要區(qū)分兩個(gè)不同光學(xué)目標(biāo)，必須使用量化的指標(biāo)來衡量兩幅圖像的各自特征。

因此，目前急需一種方法來量化模擬光目標(biāo)和遠(yuǎn)場(chǎng)目標(biāo)兩幅圖像的區(qū)別，從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)目標(biāo)的精準(zhǔn)識(shí)別。