[发明专利]一种基于灰度阈值的激光光斑质心提取方法

说明书

本发明公开了一种基于灰度阈值的激光光斑质心提取方法，包括以下步骤：S1：统计激光光斑灰度图的灰度分布特征，并根据分布特征计算区分背景和光斑区域的灰度区间；S2：计算区分背景和光斑区域的灰度阈值；S3：根据区分背景和光斑区域的灰度阈值，计算光斑质心的有效像素点坐标集合，并将有效像素点坐标集合分别使用灰度重心法和高斯拟合法计算，得到两个质心坐标；S4：通过分析灰度重心法和高斯拟合法质心坐标的特征，融合两部分质心坐标，得到的光斑质心坐标。本发明光斑质心提取精度更高，使用灰度阈值和质心融合方法，能有效提高光斑质心的提取精度，应用于星间激光通信和一般的激光通信领域中，具有方法精简，精度高，易于实现。

技术领域

本发明涉及一种激光通信和激光信息技术领域，尤其涉及一种基于灰度阈值的激光光斑质心提取方法。

背景技术

随着我国激光测高技术的发展，在卫星上搭载的激光测高载荷均配备足印相机,能对激光光斑的能量分布进行有效成像,辅助确定激光的指向。因此研究激光光斑质心位置的方法，对星间激光设备及技术的发展有着重要意义。其中灰度重心法方法简单,但是该方法在光斑形状不规则、强度不对称时存在很大的局限性；曲线拟合也是比较常用的方法之一,但是边缘和阈值的选取都会对质心提取的精度产生很大影响；而近几年提出的高斯拟合法精度高,但是计算较为复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于灰度阈值的激光光斑质心提取方法，解决了现有技术中确定激光光斑质心位置的方法时对于光斑形状不规则、强度不对称时难以确认激光光斑质心位置，提取质心精确度不高的问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于灰度阈值的激光光斑质心提取方法，包括以下步骤：

S1：统计激光光斑灰度图的灰度分布特征，并根据分布特征计算区分背景和光斑区域的灰度区间；

S2：计算区分背景和光斑区域的灰度阈值；

S3：根据区分背景和光斑区域的灰度阈值，计算光斑质心的有效像素点坐标集合，并将有效像素点坐标集合分别使用灰度重心法和高斯拟合法计算，得到两个质心坐标；

S4：通过分析灰度重心法和高斯拟合法质心坐标的特征，融合两部分质心坐标，得到的光斑质心坐标。

进一步地，所述S1中包括以下子步骤：

S11：计算区分背景的灰度区间：

其中：N₁为激光光斑灰度图像素点最大值，V₁为N₁对应的灰度值，V₀为比V₁小1的灰度值，V₂为比V₁大1的灰度值，N₀为V₀对应的像素点值，N₂为V₂对应的像素点值；

S12：计算光斑区域的灰度区间：

其中：V_max1 ~ V_max10为激光光斑灰度图灰度值最大的前10个像素点的灰度值。

进一步地，所述S2中通过以下公式，计算区分背景和光斑区域的灰度阈值：