[发明专利]一种大气湍流下的光斑中心滑动加权质心定位方法

说明书

本发明公开的一种大气湍流下的光斑中心滑动加权质心定位方法，具体按照以下步骤实施：步骤1：将CCD采集到的光斑图像逐帧保存并进行归一化处理，生成每帧当前图像A的当前帧参考图像B；步骤2：对当前图像A进行预处理；步骤3：使用非线性权重质心法对当前帧图像A进行粗定位；步骤4：将上一帧图像的当前帧参考图像B_上一帧以及的当前帧图像的当前帧参考图像B_当前帧分别进行质心定位，得到光斑整体移动向量r；步骤5：由向量r对由步骤3得到的粗定位点(x_s,y_s)进行反向补偿，得到精定位点(x_n,y_n)。这种定位方法对湍流环境下的光斑图像定位稳定性高，定位效果好。

技术领域

本发明属于无线光通信光束自动捕获、定位及跟踪技术所需的光斑图像分析处理领域，具体涉及一种大气湍流下的光斑中心滑动加权质心定位方法。

背景技术

光斑中心定位是指激光光斑能量中心位置的精确定位技术，它是一项光学测量中常用的关键技术，广泛应用于激光通信、目标跟踪、武器系统、激光雷达、激光测距领域；大气激光通信中，激光经过湍流的大气后会发生光束漂移、扩展和光强起伏等现象，导致接收端探测到不同程度的畸变光斑，而快速、精确定位成像光斑的中心，是激光通信的关键技术之一，激光光斑定位准确性以及精度直接决定了通信质量以及链路的稳定性。

传统的光斑定位方法^[1]有质心法、形心法、Hough变换法、圆拟合法等，质心法、形心法对均匀光斑能够准确定位，计算速度快，但抗干扰能力差，对于情况复杂的实际图像定位精度；Hough变化法可靠性高，对噪声、变形残缺、边缘不连续有较好的适应性，但是计算量大、占据内存多、限制了检测精度；圆拟合法运算精度高、速度快，但抗干扰能力差，当遇到很强的外界干扰时，圆心会产生明显错误。传统定位方法对于对称性良好、分布均匀的光斑具有较高的定位精度，当光斑畸变程度不断变大，这些定位方法精度也会一定程度的降低^[2]。虽然目前的自适应光学技术已经可以实时探测并矫正由大气湍流引起的光束波前相位畸变，但由于计算处理能力、计算速度和数据测量误差等原因，应用仍然受限。因此研究适用于大气湍流情况下的光斑中心定位方法有一定的应用价值。

发明内容

本发明的目的是提出一种大气湍流下的光斑中心滑动加权质心定位方法，这种定位方法对受湍流环境下的畸变光斑图像定位稳定性高，定位效果好。

本发明所采用的技术方案是，一种大气湍流下的光斑中心滑动加权质心定位方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1：将CCD采集到的光斑图像逐帧保存并进行归一化处理，逐帧读入图像后开始叠加图像处理，生成每帧当前图像A的当前帧参考图像B；

步骤2：对当前图像A进行预处理；

步骤3：使用非线性权重质心法对当前帧图像A进行粗定位，得到当前帧图像A的粗定位点(x_s,y_s)；

步骤4：将上一帧图像的当前帧参考图像B_上一帧以及的当前帧图像的当前帧参考图像B_当前帧分别进行质心定位，得到光斑整体移动向量r；

步骤5：由向量r对由步骤3得到的粗定位点(x_s,y_s)进行反向补偿，得到精定位点(x_n,y_n)。

本发明的特征还在于，

步骤1具体按照以下步骤实施：