[发明专利]基于坏点修正的信标光捕获跟踪装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于坏点修正的信标光捕获跟踪装置，涉及激光通信技术领域，包括光学装置、执行机构、CMOS图像传感器、FPGA以及控制器。所述光学装置用于接收信标光并传输光斑信号；所述执行机构承载光学装置，用于调整所述光学装置接收信标光的角度；所述CMOS图像传感器用于感应所述光学装置输出的光斑信号，输出像素点灰度值的电信号；所述FPGA用于校正坏点的灰度值和计算光斑相对于光学装置检测中心的中心位置误差；所述控制器用于控制执行机构运动，使信标光逐渐逼近所述光学装置的检测中心。本发明还公开了一种基于坏点修正的信标光捕获跟踪方法。本发明能够克服CMOS图像传感器坏点而引起的像素点灰度值不准确的问题，提高信标光捕获跟踪的精度。

技术领域

本发明涉及激光通信技术领域，具体涉及一种基于坏点修正的信标光捕获跟踪装置及方法。

背景技术

激光通信作为一种新型的通信手段，因其具备信道容量大、速率高、保密性强、误码率低、覆盖性广等优点得到越来越广泛的应用。

在激光通信过程中，要保证稳定的通信，最为关键的步骤就是建立激光通信链路。激光通信链路的建立过程就是对信标光在空间上的捕获跟踪过程。CMOS图像传感器作为激光通信链路的捕获探测器，是非常重要的元件，当CMOS图像传感器像素点存在的坏点时，坏点输出的灰度值不准确，不能反映真实的图像数据，其基于坏点灰度值的计算结果与此前无坏点时比较会存在偏差，对信标光的捕获跟踪的精度造成影响。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于坏点修正的信标光捕获跟踪装置，其能够克服CMOS图像传感器坏点而引起的像素点灰度值不准确的问题，提高信标光捕获跟踪的精度。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种基于坏点修正的信标光捕获跟踪装置，包括：

光学装置，所述光学装置用于接收信标光并传输光斑信号；

执行机构，所述执行机构承载光学装置，用于调整所述光学装置接收信标光的角度；

CMOS图像传感器，所述CMOS图像传感器用于感应所述光学装置传输的光斑信号，输出像素点灰度值的电信号；

FPGA，所述FPGA用于接收所述CMOS图像传感器输出的像素点灰度值电信号，使用CMOS图像传感器坏点周围的像素点灰度值校正坏点的灰度值，并计算光斑相对于光学装置检测中心的中心位置误差；

控制器，所述控制器用于接收所述FPGA计算的光斑中心位置误差，控制执行机构运动，进而调整光学装置接收信标光的角度，使信标光逐渐逼近所述光学装置的检测中心。

在上述方案的基础上，所述FPGA事先存储所述CMOS图像传感器坏点位置信息，使用CMOS图像传感器坏点周围的像素点灰度值，采用中值滤波算法修正坏点的灰度值。

在上述方案的基础上，所述采用中值滤波算法修正坏点的灰度值，包括：

假设坏点为3×3窗口的中间位置的点，其周围有八个正常像素点，并排序为H₁、H₂、H₃、H₄、H₅、H₆、H₇、H₈，根据窗口中这八个正常像素点的灰度值对坏点的灰度值H进行实时校正，坏点灰度值校正的公式如下：

其中，i为正常像素点的序号。

在上述方案的基础上，所述FPGA用于采用质心算法计算光斑的质心坐标(Cx，Cy)，并将质心坐标(Cx，Cy)与检测中心的坐标(Cx₀，Cy₀)相减得到所述光斑中心位置误差。