[发明专利]一种无需阈值的斜射入激光光斑中心定位方法

说明书

本发明涉及图像处理领域，公开了一种无需阈值的斜射入激光光斑中心定位方法。针对从某方向斜射入的非正圆激光光斑，首先对其进行平滑处理，确定入射点以及入射方向；在入射方向所在直线上，提取与光圈相交点的位置坐标求平均值，以获得不同光圈中心位置；最后统计所有光圈中心位置，通过求平均获得光斑中心。本方法无需设置阈值，适用于从任一方向斜射入的激光照射所得光斑的定位问题，具有较高的精度且容易实现。

技术领域

本发明涉及一种无需阈值的斜射入激光光斑中心定位方法，属于图像处理领域。

背景技术

光斑中心定位问题在光学相关领域有着非常重要的应用。近年来，光斑中心定位方法在精度方面有了很大的提高。然而传统的光斑中心定位算法大多针对对称分布的正圆光斑图像，其要求光源垂直物体表面射出，对于从一个方向斜射入光源产生的非均匀非正圆光斑，其中心定位方法较少，但此等光斑的中心定位在斜射入漫反射实验中的应用却非常多。

此外，传统的光斑中心定位方法大多都需要设置阈值，选取不同梯度的阈值对光斑进行光圈剖分，从而找到不同光圈的光斑中心，再经过不同计算方法得到光斑最终的中心位置。然而，在实际应用中，寻求适合的切分阈值并非易事，不同的光斑定位所需要的阈值也未必相同。同时，由于噪声干扰的影响，给阈值的精确估计带来了更多挑战。

发明内容

基于以上考虑，本发明提出了一种无需阈值的斜射入激光光斑中心定位方法，可以通过不需要设置阈值的方法，对斜射入激光形成的非正圆光斑中心进行较为准确的定位。

本发明针对从任一方向斜射入非正圆激光光斑，提出一种无需阈值的斜射入激光光斑中心定位方法，它能利用最大灰度值点找到光源入射方向，并且运用无需阈值的方法，在此方向上找到光斑中心。算法简单易懂，较为准确，便于实现。

本发明提出的一种无需阈值的斜射入激光光斑中心定位方法，包括下述步骤：

步骤1：平滑去噪；

步骤2：确定入射点；

步骤3：寻找入射方向；

步骤4：确定光斑中心。

具体的，在步骤1中，平滑去噪通过中值滤波完成，通过过滤图像椒盐噪声、去除毛刺，以平滑光斑灰度值分布曲线。

其原理在于按用户设置的大小取每个像素邻居矩阵，通过将此像素灰度值替换成邻居矩阵像素平均灰度值，以实现去除椒盐噪声、剔除毛刺、平滑曲线的作用。

具体的，步骤2所述的确定入射点，包括以下步骤：

步骤2-1：通过测量获得光斑图像的灰度值分布I(x，y)。

步骤2-2：找到图像中灰度值最大的点的集合，其集合包含所有点的位置坐标，通过求取位置平均值，得到位置坐标为(x0,y0)的点A，则认为A为入射点。

具体的，步骤3所述的寻找入射方向，包括以下步骤：

步骤3-1：在入射点之外，光斑之内随机选取一点，取此点所在横、竖直线上所有点灰度值，找出最大灰度值所在位置集合，取其平均值，得到点B1(x2，y2)、点C1(x3，y3)。B1、C1相连，取连线中位点D(x4，y4)。

步骤3-2：重复步骤3-1N次，得到N个点集合B＝{B1，B2，……，Bn}、C＝{C1，C2，……，Cn}与D＝{D1，D2，……，Dn}

步骤3-3：将步骤3-2所得的点集D中的所有点，分别与入射点A(x0,y0)连线，计算连线所在直线方程斜率，得其斜率集合K＝{k1，k2，……，k2n}，统计集合K，得到集合K的众数，设此众数为斜率kl，则斜率kl所在直线l方向即为入射方向。

其中，斜率ki为：